Emerging Disruptive Technologies for Society 5.0 in Developing Countries

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. AI and Challenges of Emerging Disruptive Technologies for Society 5.0

   1. Frontmatter

   2. A Comprehensive Review on Disruptive Emerging Technologies for Society 5.0

      Indu Bala, Kiran Ahuja, Maad M. Mijwil

      Dieses Kapitel untersucht das Konzept der Gesellschaft 5.0, eines visionären Rahmenwerks, das digitale Technologien integriert, um eine nachhaltige, integrative und menschenzentrierte Gesellschaft zu schaffen. Er geht auf die wichtigsten Merkmale der Gesellschaft 5.0 ein und betont die Integration fortschrittlicher digitaler Technologien wie KI, IoT, Big Data und Blockchain, um gesellschaftliche Herausforderungen wie alternde Bevölkerungen, Klimawandel und wirtschaftliche Ungleichheit zu bewältigen. Das Kapitel beleuchtet die Vorteile der Gesellschaft 5.0, einschließlich verbesserter Lebensqualität, gesteigerter Produktivität, ökologischer Nachhaltigkeit und Wirtschaftswachstum. Sie befasst sich auch mit den bedeutenden Herausforderungen, die überwunden werden müssen, wie Ungleichheit, Bedenken hinsichtlich der Privatsphäre und Sicherheit, Arbeitsplatzverdrängung, ethische Dilemmata, Infrastrukturentwicklung und die digitale Kluft. Die Entwicklung der Gesellschaft 5.0 geht auf ihre Ursprünge in Japan zurück und zeigt, wie sie auf den technologischen Fortschritten der Industrie 4.0 aufbaut, um komplexe gesellschaftliche Probleme anzugehen. Das Kapitel untersucht die Rolle disruptiver Technologien in verschiedenen Sektoren wie Gesundheit, Landwirtschaft, Transport, Bildung und Energie und zeigt, wie diese Innovationen nachhaltige Entwicklung vorantreiben und das gesellschaftliche Wohlergehen verbessern können. Darüber hinaus gibt sie einen Überblick über laufende Projekte und Forschungsaktivitäten weltweit und demonstriert das globale Engagement für die Umsetzung der Vision Society 5.0. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen für die erfolgreiche Entwicklung der Gesellschaft 5.0, wobei die Notwendigkeit von Innovation, digitaler Infrastruktur, Bildung, Datenschutz, sozialer und ökologischer Nachhaltigkeit und Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten betont wird. Durch die Übernahme dieser Vision bietet die Gesellschaft 5.0 einen Weg in eine Zukunft, in der Technologie als Mittel zur Verbesserung der Lebensqualität für alle dient und eine nachhaltigere und integrativere Welt schafft.

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   3. Harnessing Emerging Disruptive Technologies for Society 5.0 in Africa: Advancements in Precision Agriculture, Machine Learning, and IoT

      Fatima Zahra Bassine, Victor Ongoma, Siham Eddamiri, Perez L. K. Kambiet, Abdelghani Chehbouni

      Das Kapitel geht auf die entscheidende Rolle der Landwirtschaft in afrikanischen Volkswirtschaften ein und beleuchtet die Herausforderungen durch Klimawandel, Bodendegradation und begrenzten Input. Sie betont die Notwendigkeit praktischer Strategien, um die Nahrungsmittelproduktivität inmitten einer wachsenden Bevölkerung aufrechtzuerhalten, und konzentriert sich auf das Potenzial digitaler Technologien, die landwirtschaftliche Praxis zu revolutionieren. Präzisionslandwirtschaft, bei der Instrumente wie Fernerkundung, Drohnen und IoT zum Einsatz kommen, wird als Mittel zur Verbesserung der Anbaumethoden und zur Optimierung der Ressourcenallokation erforscht. Das Konzept der Gesellschaft 5.0, das cyber-physische Systeme und KI integriert, wird als Rahmen für nachhaltige Entwicklung diskutiert. Das Kapitel untersucht die Rolle des maschinellen Lernens bei landwirtschaftlichen Fortschritten, von der Ernte vor der Ernte bis zu den Phasen nach der Ernte, und sein Potenzial, die Effizienz zu steigern und die Ergebnisse zu optimieren. Fallstudien und Anwendungen von IoT in der afrikanischen Landwirtschaft werden vorgestellt und veranschaulichen die transformative Kraft dieser Technologien bei der Steigerung der landwirtschaftlichen Effizienz und Nachhaltigkeit. Das Kapitel befasst sich auch mit den Vorteilen und Herausforderungen der Einführung neuer Technologien und gibt Empfehlungen für die Entwicklung von Politik, Forschung und Infrastruktur, um die allgemeine Einführung und Integration zu fördern.

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   4. IoT Based Smart Flood Monitoring System

      Younas Aziz, Hanif Ur Rahman, Muhammad Ejaz, Adeel Ahmed Abbasi, Anbar Hussain, Inayat Ur Rahman, Aasim Danish

      Das Kapitel beginnt mit der Hervorhebung der verheerenden Auswirkungen der jüngsten Überschwemmungen in Pakistan und unterstreicht die dringende Notwendigkeit effektiver Überschwemmungsüberwachungssysteme. Er diskutiert die Rolle des Klimawandels bei der Verschärfung von Überschwemmungsrisiken, wobei der Schwerpunkt auf dem Abschmelzen von Gletschern und dem Anstieg des Meeresspiegels liegt. Der Text geht auf die historischen und gegenwärtigen Ursachen von Überschwemmungen ein und betont die Bedeutung von Frühwarnsystemen zur Linderung menschlicher und materieller Verluste. Das vorgeschlagene intelligente IoT-basierte Flutüberwachungssystem soll Echtzeit-Daten über den Wasserstand liefern, zukünftige Hochwasserereignisse vorhersagen und Gemeinden im Voraus warnen. Das Kapitel untersucht die technischen Aspekte des Systems, einschließlich der Verwendung von Sensoren, Mikrocontrollern und drahtlosen Kommunikationsprotokollen. Sie überprüft auch die diesbezügliche Arbeit vor Ort und vergleicht verschiedene Hochwasserwarnsysteme und ihre Wirksamkeit. Der Methodenabschnitt skizziert den Entwicklungsprozess von der Datenerfassung bis zur Systemimplementierung und diskutiert den Einsatz künstlicher neuronaler Netzwerke und regressionsbasierter maschineller Lerntechniken. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die allgemeineren Auswirkungen des vorgeschlagenen Systems, wobei sein Potenzial zur Rettung von Leben, zum Schutz der Infrastruktur und zur Verbesserung der Katastrophenreaktionsstrategien hervorgehoben wird.

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   5. A Machine Learning Approach to Analyze Flight Delays Causal Factors: A Predictive System

      Hajar Alla, Sara Arezki, Lahcen Moumoun, Youssef Balouki

      Flugverspätungen stellen die Luftfahrtindustrie vor erhebliche Herausforderungen, die Passagiere, Fluggesellschaften und den Flughafenbetrieb betreffen. Dieses Kapitel untersucht die vielfältigen Ursachen von Flugverspätungen, die von Wetterbedingungen und Verkehrsstaus bis hin zu operativen und logistischen Problemen reichen. Die Studie stellt ein vorausschauendes System vor, das vier leistungsstarke maschinelle Lernalgorithmen nutzt: Neuronale Netzwerke, Gradient Boosting, Decision Trees und Random Forest. Durch die Einbeziehung neuartiger Merkmale wie Flugdistanz, Flugdauer, Nabenstatus, jahreszeitliche Schwankungen und Wochenenden erreicht das Modell eine beispiellose Genauigkeit bei der Vorhersage von Verzögerungen. Die Forschung verfolgt eine duale Strategie aus Oversampling und Undersampling, wobei die SMOTE-Tomek-Technik zur Behebung des Datenungleichgewichts eingesetzt wird, um robuste und zuverlässige Vorhersagen zu gewährleisten. Das Kapitel bietet außerdem eine umfassende Literaturübersicht, in der das vorgeschlagene Modell mit bestehenden Studien verglichen und seine überlegene Leistung hervorgehoben wird. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Berücksichtigung einer breiten Palette von Faktoren zur Optimierung von Flugverspätungsprognosen und bieten wertvolle Erkenntnisse für die Akteure im Luftfahrtsektor.

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3. Business and Economic Transformation Through Disruptive Technologies

   1. Frontmatter

   2. Emerging and Disruptive Technologies in Entrepreneurship for Global Societies

      Naman Mishra, Vandana Sharma

      Das Kapitel geht den tiefgreifenden Auswirkungen neu entstehender und disruptiver Technologien auf Unternehmertum und globale Gesellschaften nach und zeigt auf, wie diese Innovationen traditionelle Geschäftsmodelle umgestalten und neue Chancen schaffen. Es beginnt mit der Definition des Unternehmertums und der Untersuchung, wie Technologie zu einem untrennbaren Bestandteil moderner Geschäftspraktiken geworden ist, was zur Entstehung des Technologie-Unternehmertums geführt hat. Der Text untersucht Schlüsselmerkmale des Technologie-Unternehmertums, darunter Innovation, Disruption, Zusammenarbeit, Risikobereitschaft und Skalierbarkeit, und wie diese Elemente das Unternehmenswachstum und die Wettbewerbsfähigkeit vorantreiben. Das Kapitel diskutiert auch die Rolle von Mobiltelefonen und Smartphones bei der Veränderung des Verbraucherverhaltens und der Geschäftstätigkeit und betont ihre Bedeutung für Kommunikation, Informationszugang und Marketing. Der E-Commerce ist ein weiterer Schwerpunkt, in dem detailliert analysiert wird, wie das Internet den Geschäftsbetrieb revolutioniert, die Startkosten gesenkt und die Reichweite des Marktes vergrößert hat. Das Kapitel untersucht außerdem das transformative Potenzial von künstlicher Intelligenz, Blockchain, dem Industriellen Internet der Dinge (IIoT), Edge Computing, 5G-Konnektivität, Augmented Reality, virtueller Realität und nicht fungiblen Token (NFTs). Jede Technologie wird auf ihre einzigartigen Vorteile und Anwendungen untersucht, von der Verbesserung der Kundenerfahrung und operativen Effizienz bis hin zur Schaffung neuer Einnahmequellen und Marktchancen. Das Kapitel befasst sich auch mit den Auswirkungen dieser Technologien auf das Verbraucherverhalten, wobei der Wandel hin zu digitalen Kanälen, der zunehmende Einfluss der sozialen Medien und die zunehmende Bedeutung datengestützten Marketings hervorgehoben werden. Fallstudien erfolgreicher KI- und Edge-Computing-Startups liefern Beispiele aus der realen Welt, wie diese Technologien genutzt werden, um Innovation und Wachstum voranzutreiben. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Notwendigkeit für Unternehmer, mit dem technologischen Fortschritt Schritt zu halten und Herausforderungen wie Datensicherheit und Qualifikationsentwicklung anzugehen. Dieses Kapitel bietet eine zukunftsorientierte Perspektive darauf, wie aufstrebende Technologien bereit sind, das Unternehmertum und die globalen Gesellschaften weiter zu verändern, was es zu einer unverzichtbaren Lektüre für jeden macht, der sich für die Zukunft von Wirtschaft und Innovation interessiert.

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   3. Strategic Imperative of Data Analytics: Empowering Informed Business Decision-Making

      Muhammad Hilal, Sumbal, Muhammad Imad

      Der Aufstieg digitaler Technologien und das exponentielle Wachstum von Daten haben den Geschäftsbetrieb und die Entscheidungsprozesse revolutioniert. Big Data Analytics hat sich zu einem leistungsstarken Werkzeug entwickelt, das es Organisationen ermöglicht, wertvolle Erkenntnisse zu gewinnen, Innovationen zu fördern und einen Wettbewerbsvorteil zu erzielen. Dieses Kapitel vertieft sich in den historischen Kontext der Big-Data-Analyse und betont den Wandel von traditionellen Entscheidungsmethoden hin zu datengestützten Ansätzen. Es untersucht die Konzepte und Techniken der Big-Data-Analyse, einschließlich deskriptiver, prädiktiver und präskriptiver Analysen, und beleuchtet die Rolle von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz bei der Verbesserung der Datenanalyse. Das Kapitel untersucht auch die verschiedenen Quellen von Big Data, von strukturierten und unstrukturierten Daten bis hin zu Social-Media- und Sensordaten, und die Methoden, mit denen diese Informationen gesammelt und vorverarbeitet werden. Sie befasst sich mit den Herausforderungen und Überlegungen bei der Datenerfassung, wie Datenqualität, Integration, Skalierbarkeit, Datenschutz und ethischen Implikationen. Die praktischen Anwendungen von Big Data Analytics werden anhand von Fallstudien in den Bereichen Marketing, Operations und Finance veranschaulicht und zeigen, wie Unternehmen Lieferketten optimieren, Betrug aufdecken und Kundenerfahrungen personalisieren können. Das Kapitel schließt mit Strategien für eine erfolgreiche Umsetzung und betont die Bedeutung einer datengestützten Kultur, des Erwerbs von Talenten und einer robusten Datenverwaltung. Durch die Bewältigung der Komplexität und die Nutzung der Chancen, die Big-Data-Analysen bieten, können Organisationen fundierte Entscheidungsfindung vorantreiben und nachhaltigen Geschäftserfolg erzielen.

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   4. Too Big to Fail in Real Estate Development in Saudi Arabia

      Rahul Deo Gupta, Liza Gernal, Abhijit Ganguly

      Das Kapitel untersucht die komplexen Herausforderungen der Strategieumsetzung bei der Immobilienentwicklung und konzentriert sich dabei auf die neun entscheidenden Hürden, die strategische Initiativen häufig aus der Bahn werfen. Zu diesen Hürden gehören die Nichteinbindung der Belegschaft, unklare strategische Entscheidungen, starre Planung, Fehlausrichtung der Organisationsstrukturen, schlechte Kommunikation, ineffektives Initiativmanagement, unklare Verantwortlichkeiten, unangemessenes Change Management und das Fehlen eines strategischen Managementrahmens. Die Forschungsergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, diese Probleme anzugehen, um eine erfolgreiche Umsetzung der Strategie zu erreichen. Durch eine detaillierte Literaturübersicht und empirische Analyse bietet das Kapitel ein umfassendes Verständnis, wie diese Faktoren die Strategieumsetzung in Immobilienentwicklungsorganisationen beeinflussen. Es unterstreicht die Notwendigkeit flexibler, anpassungsfähiger Planung und effektiver Kommunikation, um sich im dynamischen und komplexen Umfeld der Immobilienentwicklung zurechtzufinden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Implementierung von Strategiemanagementsystemen wie der Balanced Scorecard die Chancen auf eine erfolgreiche Umsetzung der Strategie deutlich erhöhen und die Gesamtleistung der Organisation verbessern kann. Das Kapitel schließt mit praktischen Empfehlungen für Immobilienentwicklungsorganisationen, diese Hürden zu überwinden und ihre strategischen Ziele zu erreichen.

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   5. An Impact of Sustainable Finance Initiatives on Financial Markets and Economic Stability

      Muhammad Hilal, Sumbal, Muhammad Imad

      Dieses Kapitel untersucht den tiefgreifenden Einfluss nachhaltiger Finanzinitiativen auf die Finanzmärkte und die wirtschaftliche Stabilität und hebt die wachsende Anerkennung ökologischer, sozialer und Governance-Faktoren (ESG) bei Investitionsentscheidungen hervor. Darin wird untersucht, wie die Integration von ESG-Überlegungen Anlagemuster, Strategien zur Anlageallokation und Risikomanagementpraktiken verändert und zu widerstandsfähigeren und nachhaltigeren Finanzsystemen führt. Die Analyse geht der Rolle grüner Anleihen, nachhaltiger Investmentfonds und anderer innovativer Finanzinstrumente bei der Förderung positiver ökologischer und sozialer Ergebnisse nach. Darüber hinaus untersucht sie die Auswirkungen nachhaltiger Finanzmärkte auf wichtige Wirtschaftsindikatoren wie BIP-Wachstum, Beschäftigung und Inflation und unterstreicht damit ihr Potenzial zur Förderung der langfristigen wirtschaftlichen Widerstandsfähigkeit. In diesem Kapitel werden auch die theoretischen Rahmenwerke diskutiert, die ein nachhaltiges Finanzwesen unterstützen, darunter die Triple Bottom Line und die Ziele Nachhaltiger Entwicklung, und die Effektivität regulatorischer Maßnahmen zur Förderung von Transparenz und Rechenschaftspflicht bewertet. Durch die detaillierte Untersuchung empirischer Studien und Fallbeispiele bietet dieses Kapitel ein umfassendes Verständnis, wie nachhaltige Finanzinitiativen die Finanzmärkte verändern und zu einer stabileren und gerechteren Wirtschaft beitragen.

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   6. Exploring Broadband Adoption amongst Rural Businesses: A Review of the Literature

      Sayed Abdul Majid Gilani, Liza Gernal, Rommel Sergio, Ansarullah Tantry, Peter Duncan, Anne Smith

      Das Kapitel untersucht die transformativen Auswirkungen des Breitbandnetzes auf Unternehmen, wobei der Schwerpunkt auf den Unterschieden bei der Akzeptanz zwischen städtischen und ländlichen Gebieten liegt. Sie identifiziert Schlüsselfaktoren wie den Zugang zu Unternehmensinformationen, verbesserte Kommunikation und verbesserte Marketingmöglichkeiten, von denen Unternehmen, die Breitbandtechnologie nutzen, erheblich profitieren. Umgekehrt hebt er auch erhebliche Hindernisse hervor, darunter schlechte Infrastruktur, mangelnde staatliche Unterstützung und kultureller Widerstand, die ländliche Unternehmen daran hindern, Breitband in vollem Umfang zu nutzen. Das Kapitel stellt das Breitband Adoption Framework (BAF) vor, ein neuartiges konzeptionelles Werkzeug, das den technologischen, organisatorischen und ökologischen Kontext (TOE) mit dem Innovationsentscheidungsprozess (IDP) integriert, um eine detaillierte Aufschlüsselung der Faktoren zu liefern, die die Breitbandeinführung beeinflussen. Dieser Rahmen bietet eine einzigartige Perspektive dafür, wie die digitale Kluft überwunden und das Wachstum ländlicher Unternehmen unterstützt werden kann, und ist daher für jeden, der sich für ländliche Entwicklung und technologische Anpassung interessiert, eine unverzichtbare Lektüre.

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4. Advancements in Education and Social Media

   1. Frontmatter

   2. Analyzing the Attributes of the Moroccan Educational System: A Phase Prior to the Establishment of a Smart Classroom Based on IoT

      Zahra Oughannou, Ibtissame Kandrouch, Nour El Houda Chaoui, Habiba Chaoui

      Die digitale Transformation der Bildung ist ein globales Phänomen, aber ihre Umsetzung ist in den verschiedenen Regionen sehr unterschiedlich. Dieses Kapitel befasst sich mit dem marokkanischen Bildungssystem und untersucht den aktuellen Stand der digitalen Integration sowie das Potenzial intelligenter Klassenzimmer auf IoT-Basis. Die Studie basiert auf empirischen Daten, die in Umfragen unter Lehrern und Schülern erhoben wurden, und liefert ein differenziertes Verständnis der sozioökonomischen und kulturellen Faktoren, die die Einführung digitaler Technologien in der Bildung beeinflussen. Das Kapitel beginnt mit der Einordnung des marokkanischen Bildungssystems in den größeren Kontext des digitalen Zeitalters und beleuchtet die wachsende Telekommunikations- und technologische Infrastruktur des Landes. Anschließend werden die Vorteile digitaler Klassenräume untersucht, darunter verbesserte Kommunikation, Kosteneinsparungen und verbesserter Zugang zu Bildungsressourcen. Der Kern des Kapitels widmet sich der Identifizierung der Schlüsselkriterien, die bei der Konzeption einer intelligenten Schullösung berücksichtigt werden müssen, die auf den marokkanischen Kontext zugeschnitten ist. Dazu gehört eine Analyse der wichtigsten individuellen Merkmale von Lehrern und Schülern wie Alter, Arbeitsumfeld und finanzielle Situation sowie deren Auswirkungen auf den Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT). Das Kapitel diskutiert auch den theoretischen Rahmen intelligenter Schulen und betont die Bedeutung aktiver und kollaborativer Methoden zur Nutzung von IKT-Ressourcen. Die für diese Studie durchgeführte empirische Studie umfasste zwei Fragebögen, einen für Lehrer und einen für Schüler, um Daten über den Einsatz von IKT in der Bildungspraxis zu sammeln. Die Ergebnisse zeigen wichtige Einsichten in die Beziehung zwischen verschiedenen sozioökonomischen Faktoren und der Einführung digitaler Technologien. So ergab die Studie beispielsweise eine positive Korrelation zwischen dem Ausbildungsniveau und dem Einsatz von IKT, was darauf hindeutet, dass höhere Bildungsniveaus eher digitale Werkzeuge integrieren. Darüber hinaus hatten die Erfahrungen mit dem Online-Lernen während der COVID-19-Pandemie positive Auswirkungen auf das Engagement der Lehrer für den Erfolg intelligenter Klassenzimmer. Das Kapitel schließt mit der Diskussion der Auswirkungen dieser Ergebnisse auf die Zukunft der marokkanischen Bildung und legt nahe, dass die Integration intelligenter Klassenzimmer zu einem effektiveren und inklusiveren Bildungssystem führen kann. Die detaillierten Analysen und empirischen Daten in diesem Kapitel machen es zu einer unverzichtbaren Lektüre für jeden, der sich für die Zukunft der Bildung und die Rolle der Technologie bei der Transformation der Bildungspraxis interessiert.

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   3. Critical Analysis of the Efficacy of Servant Leadership and Its Relation to Job Satisfaction and Leader Member Exchange Model (LMX)—A Case Study of Private Higher Education Sector in Kuwait

      Nourhan El-Bayaa

      Dieses Kapitel präsentiert eine kritische Analyse der Effektivität von Dienerführung und ihrer Beziehung zur Arbeitszufriedenheit und dem Leader-Member Exchange (LMX) -Modell innerhalb des privaten Hochschulsektors in Kuwait. Die Studie baut auf der Grundlagenarbeit von Robert Greenleaf auf, der 1970 das Konzept der Dienerführung einführte und dabei die Bedeutung des Dienens vor dem Führen betonte. Die Studie untersucht, wie die Dienstleistungsführung die Zufriedenheit am Arbeitsplatz steigern und stärkere Beziehungen zwischen Führungskräften und Mitgliedern fördern kann, die für den Unternehmenserfolg entscheidend sind. Durch eine umfassende Umfrage und statistische Analyse identifiziert das Kapitel Schlüsseldimensionen der Dienstleistungsführung, wie Empowerment, Rechenschaftspflicht, Demut, Verantwortungsbewusstsein, Authentizität und Zurückhaltung, und ihre Auswirkungen auf die Arbeitszufriedenheit und den LMX. Die Ergebnisse zeigen eine positive Korrelation zwischen Dienstleisterschaft und sowohl Arbeitszufriedenheit als auch LMX auf und unterstreichen das Potenzial dieses Führungsstils, ein produktiveres und zufriedenstellenderes Arbeitsumfeld zu schaffen. Das Kapitel diskutiert auch die Auswirkungen dieser Erkenntnisse auf die Hochschulen und legt nahe, dass die Übernahme von Dienstleistungsführerschaft zu verbesserten Arbeitsergebnissen und organisatorischen Leistungen führen kann. Darüber hinaus befasst sich die Studie mit den einzigartigen Herausforderungen, vor denen das Bildungssystem in Kuwait steht, und bietet Einblicke, wie eine dienende Führung in einem nicht-westlichen Kontext effektiv umgesetzt werden kann. Durch die Überbrückung der Lücke in der bestehenden Literatur bietet dieses Kapitel wertvolle Beiträge auf dem Gebiet der Führungsstudien und gibt praktische Empfehlungen zur Verbesserung der Arbeitszufriedenheit und der Beziehungen zwischen Führungskräften und Mitgliedern im Hochschulbereich.

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   4. Unleashing IT Innovation in Education Based on Meta Learning Approach in English Language Classroom

      Muthmainnah Muthmainnah, Ahmad Al Yakin, Souvik Ganguli, Ahmed J. Obaid

      Das Kapitel untersucht das transformative Potenzial der virtuellen Realität (VR) bei der Verbesserung von Meta-Learning-Ansätzen innerhalb englischsprachiger Unterrichtsräume. Meta-Learning, bei dem es darum geht, die metakognitiven Fähigkeiten der Schüler wie Selbsterkenntnis und Selbstregulierung zu entwickeln, wird durch die Brille der VR-Technologie erforscht. Die Integration von VR schafft immersive und interaktive Lernerfahrungen, die es den Schülern ermöglichen, sich tiefer mit dem Material auseinanderzusetzen und Fähigkeiten für kritisches Denken zu entwickeln. Die Studie untersucht die Wahrnehmung und das Interesse der Studenten am VR-unterstützten Meta-Learning und liefert empirische Daten über dessen Effektivität. Schlüsselergebnisse unterstreichen die positiven Auswirkungen von VR auf die Motivation, das Engagement und die Lernergebnisse der Schüler. In diesem Kapitel werden auch die Herausforderungen und Überlegungen für die Einführung von VR in Bildungseinrichtungen diskutiert und praktische Einblicke für Pädagogen und Forscher geboten. Durch die Untersuchung der Schnittmenge von Meta-Learning und VR bietet das Kapitel einen umfassenden Überblick darüber, wie Technologie die Sprachausbildung revolutionieren und die Schüler auf die Zukunft vorbereiten kann.

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   5. Role of Social Media Data and Social Computing Techniques in Society 5.0

      Muhammad Bilal

      Der rasche technologische Fortschritt hat die täglichen Lebensaktivitäten, Arbeitsstile und Kommunikationsmethoden erheblich verändert, wobei die COVID-19-Pandemie diese Veränderungen beschleunigt hat. Die inzwischen allgegenwärtigen sozialen Medien beeinflussen gesellschaftliche Muster und Interaktionen und machen Social-Computing-Techniken für das Verständnis dieser Dynamik unverzichtbar. Die von der japanischen Regierung eingeführte Gesellschaft 5.0 sieht eine menschenzentrierte, superintelligente Gesellschaft vor, die virtuelle und physische Räume integriert, um bestehende Herausforderungen zu bewältigen. Dieses Kapitel untersucht die zentrale Rolle von Social-Media-Daten und Social-Computing-Techniken bei der Realisierung von Society 5.0 und deckt deren Anwendungen in den Bereichen Gesundheit, Transport, Bildung, Governance und Smart Cities ab. Sie spricht auch kritische Herausforderungen wie Datenschutz, algorithmische Voreingenommenheit, Fake News und die digitale Kluft an und betont die Notwendigkeit ethischer Standards, Datenverwaltung und internationaler Zusammenarbeit. Die Integration von Social-Media-Daten und Social-Computing-Techniken verspricht, eine integrativere, nachhaltigere und technologisch fortschrittlichere Gesellschaft zu schaffen, die kollektive Problemlösung zu fördern und das menschliche Wohlergehen zu verbessern.

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5. Intelligent Systems for Healthcare and Agriculture

   1. Frontmatter

   2. Healthcare Transformation Through Disruptive Technologies: The Role of Telepresence Robots

      Fawad Naseer, Muhammad Nasir Khan, Abdullah Addas

      Dieses Kapitel vertieft sich in das kritische Problem der Ungleichheiten im Gesundheitswesen in den Entwicklungsländern und beleuchtet die systemischen Herausforderungen, die den Zugang zu qualitativ hochwertiger Gesundheitsversorgung behindern. Es untersucht, wie disruptive Technologien, insbesondere Telepräsenzroboter, die Gesundheitsversorgung revolutionieren können, indem sie geografische Barrieren überwinden, den Arbeitskräftemangel bekämpfen und die Überwachung und Interaktion der Patienten verbessern. Der Text bietet eine eingehende Untersuchung der technologischen Merkmale und Anwendungen von Telepräsenzrobotern, unterstützt durch Fallstudien aus dem ländlichen Indien, dem Amazonas-Regenwald, Kenia, den Philippinen und Südafrika. Diese Beispiele aus der realen Welt veranschaulichen die transformativen Auswirkungen von Telepräsenzrobotern auf Zugang, Qualität und Ergebnisse im Gesundheitswesen. Das Kapitel behandelt auch die Herausforderungen und Strategien für eine erfolgreiche Umsetzung, einschließlich technologischer Infrastruktur, regulatorischer Rahmenbedingungen und gesellschaftlicher Akzeptanz. Er schließt mit einer Vision der Zukunft des Gesundheitswesens mit Telepräsenzrobotern, die mit den Zielen der Gesellschaft 5.0 im Einklang steht, und betont die Notwendigkeit fortlaufender Innovation und Zusammenarbeit, um gerechte und integrative Gesundheitssysteme zu erreichen. Die Leser werden Einblicke in das Potenzial von Telepräsenzrobotern gewinnen, um Lücken im Gesundheitswesen zu schließen, die Effizienz des Gesundheitswesens zu verbessern und zur Entwicklung gerechterer Gesundheitssysteme beizutragen.

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   3. Blockchain-Based Traceability in the Agricultural Sector: A Case Study on the Adoption of FPO

      C. Ganeshkumar, A. Sivakumar, B. Venugopal, Arokiaraj David

      Dieses Kapitel untersucht die revolutionären Auswirkungen der Blockchain-Technologie auf die Rückverfolgbarkeit innerhalb des Agrarsektors und betont die Rolle von Farmer Producer Organizations (FPOs). Zunächst werden die Vorteile der Blockchain skizziert, wie erhöhte Transparenz, verbesserte Effizienz und größeres Vertrauen der Verbraucher, die für die Gewährleistung der Lebensmittelsicherheit von entscheidender Bedeutung sind. Die Studie untersucht die Bedeutung der Rückverfolgbarkeit in der landwirtschaftlichen Wertschöpfungskette von der Produktion bis zum Verbrauch und wie Blockchain Schlüsselfragen im Zusammenhang mit Lebensmittelsicherheit und regulatorischer Einhaltung lösen kann. Eine umfassende Literaturübersicht untersucht verschiedene Anwendungen der Blockchain in verschiedenen landwirtschaftlichen Kontexten, darunter Lieferkettenmanagement, Datenmanagement und intelligente Verträge. Anschließend präsentiert das Kapitel eine detaillierte Fallstudie von TraceX, einem führenden Blockchain-basierten Rückverfolgungsdienstleister, und seiner Zusammenarbeit mit FPOs in Indien. Diese Fallstudie zeigt, wie Blockchain-Technologie effektiv in landwirtschaftliche Praktiken integriert werden kann, wovon sowohl Landwirte als auch Verbraucher profitieren. Die Analyse erfolgt im Rahmen der Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT), die die Faktoren untersucht, die die Einführung der Blockchain-Technologie unter FPOs beeinflussen. Die Schlussfolgerungen und Empfehlungen liefern umsetzbare Erkenntnisse für Interessengruppen wie Regierung, FPOs und Technologieanbieter, um die Einführung und den Erfolg der Blockchain-basierten Rückverfolgbarkeit im Agrarsektor zu fördern.

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   4. Design and Development of an AI Agriculture System

      El Hamlaoui Mahmoud, El Youssr Mohamed Amine, Abid Soukayna, Khalil Driss, Mejbar Meryeme, Messous Amine, Nouhas Hasnae

      Das Kapitel beginnt mit der Betonung der dringenden Notwendigkeit innovativer Lösungen in der Landwirtschaft, um den wachsenden weltweiten Nahrungsmittelbedarf zu decken. Darin werden die Beschränkungen traditioneller Anbaumethoden und das Potenzial intelligenter Landwirtschaft zur Bewältigung dieser Herausforderungen diskutiert. Der Kern des Kapitels konzentriert sich auf die Entwicklung eines KI- und IoT-basierten Systems, das Fernüberwachung und automatisierte Bewässerung ermöglicht. Dieses System nutzt eine Reihe von Sensoren, um Daten über Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Pflanzengesundheit zu sammeln, die dann mit fortschrittlichen maschinellen Lernalgorithmen analysiert werden. Das Kapitel beschreibt detailliert die Architektur des Systems, einschließlich der Nutzung von Mikroservices für eine skalierbare und effiziente Datenverarbeitung. Außerdem wird die Implementierung einer Web-Plattform untersucht, die es den Anwendern ermöglicht, die Pflanzenbedingungen in Echtzeit zu überwachen und Bewässerungssysteme aus der Ferne zu steuern. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die möglichen zukünftigen Entwicklungen des Systems, einschließlich der Identifizierung von Pflanzenarten und der Erkennung von Krankheiten, und bietet einen Einblick in die Zukunft intelligenter Landwirtschaft.

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   5. Blockchain for Collaborative and Integrated Supply Chain

      Safia Nasih, Sara Arezki, Taoufiq Gadi

      Das Kapitel beginnt mit einer Untersuchung der historischen Entwicklung der Lieferkette und ihrer kritischen Ströme: physischer, finanzieller und Informationsflüsse. Es unterstreicht die Bedeutung der Logistik für das Management der Lieferkette und betont die Notwendigkeit von Echtzeitverfolgung und Datentransparenz. Die Integration der Blockchain-Technologie wird als revolutionäre Lösung präsentiert, die Dezentralisierung, Unveränderlichkeit und erhöhte Sicherheit bietet. Das Kapitel untersucht die Eigenschaften der Blockchain, wie Manipulationssicherheit und Transparenz, die für die Zusammenarbeit und Integration in der Lieferkette von entscheidender Bedeutung sind. Eine detaillierte Fallstudie zur Verfolgung und Rückverfolgung von Vermögenswerten veranschaulicht die praktische Anwendung von Blockchain, indem sie Themen wie Fälschung und Datenmanipulation behandelt. Das Kapitel schließt mit der Diskussion des Potenzials der Blockchain zur Verbesserung der Produktsicherheit und des Materialflusses, wodurch die Voraussetzungen für eine kollaborative und integrierte Lieferkette geschaffen werden.

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6. Intelligent Transportation and Engineering Applying to Society 5.0

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   2. Energy Supply Control for a Hybrid Microgrid Using an Artificial Neural Network with Integrating of an EV Charging Station: A Case Study of Smart University in a DC Hybrid Microgrid

      Elmehdi Nasri, Tarik Jarou, Abderrahmane Elkachani

      Die rasche Einführung von Elektrofahrzeugen (EVs) stellt sowohl Chancen als auch Herausforderungen für Stromverteilungssysteme dar. Dieses Kapitel befasst sich mit der Integration von Ladestationen für Elektrofahrzeuge innerhalb eines Gleichstromnetzes, insbesondere in einer intelligenten Universitätsumgebung. Die Studie konzentriert sich auf die Optimierung der Energienutzung und die Aufrechterhaltung der Systemstabilität durch den Einsatz eines künstlichen neuronalen Netzwerkcontrollers (ANNC). Das Mikronetz umfasst verschiedene Komponenten, darunter Photovoltaik-Paneele, Windenergiequellen, Batteriespeicher und einen Anschluss an das öffentliche Netz. Der ANNC spielt eine entscheidende Rolle bei der Steuerung des bidirektionalen DC-DC-Wandlers, der einen effizienten Energiefluss gewährleistet und eine stabile Stromversorgung aufrechterhält. Das Kapitel bietet eine detaillierte Simulation mit Matlab / Simulink, die die Leistungsfähigkeit des Systems unter verschiedenen Bedingungen demonstriert. Schlüsselergebnisse unterstreichen die Effektivität des ANNC beim Ausgleich von Stromerzeugung und -verbrauch, der Gewährleistung minimaler Frequenzschwankungen und der Aufrechterhaltung einer stabilen DC-Busspannung. Die Integration erneuerbarer Energiequellen und das intelligente Management von Batteriespeichern werden hervorgehoben und zeigen das Potenzial für eine nachhaltige und zuverlässige Energieversorgung im Umfeld intelligenter Universitäten auf. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Durchführbarkeit der vorgeschlagenen Energiemanagementstrategie und schlägt zukünftige Forschungsrichtungen für die praktische Umsetzung vor.

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   3. IoT System for Smart Electric Car Charging Station Using Micro-CPV Unit

      Sarah El Himer, Mariya Ouaissa, Mariyam Ouaissa, Zakaria Boulouard

      Das Kapitel untersucht die Integration der IoT-Technologie mit Mikro-Konzentrator-Photovoltaik-Systemen (MCPV) für intelligente Ladestationen für Elektroautos und konzentriert sich dabei auf die Leistungsfähigkeit optischer Komponenten wie Fresnel-Linsen und Kuppeloptiken. Es beginnt mit der Untersuchung der allgemeinen Leistungsfähigkeit zweier optischer Komponenten - Fresnel-Linsen und sekundäre Optik (runde und quadratische Kuppeln) - in MCPV-Systemen, wobei ihre optischen Fähigkeiten durch die Modellierung der Strahlenverfolgung bewertet werden. Die Studie vergleicht Effizienz und Akzeptanzwinkel dieser Komponenten und hebt die überlegene Leistung der quadratischen Kuppel in Bezug auf Homogenität und optische Effizienz hervor. Das Kapitel geht auch auf die Unterschiede zwischen Standard-AC-Ladeinfrastruktur und IoT-fähigen DC-Schnellladegeräten ein und diskutiert den aktuellen Stand der Ladeinfrastruktur für Elektrofahrzeuge, Designtechniken für sichere Ladesysteme und Risikobewertungsstudien. Er analysiert detailliert die Vorteile solarbetriebener Ladestationen, einschließlich ihrer wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile, und untersucht den Einsatz von IoT-Technologie zur Überwachung und Steuerung von Ladeprozessen. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Zukunft der IoT-gestützten intelligenten Ladeinfrastruktur, die die Notwendigkeit sicherer Authentifizierung, Interoperabilität und standardisierter Protokolle betont, um Herausforderungen wie Malware-Risiken und fehlende Plattformstandards anzugehen.

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   4. The Role of Software-Defined Vehicular Networks in Society 5.0

      Meryem Chouikik, Mariyam Ouaissa, Mariya Ouaissa, Zakaria Boulouard, Mohamed Kissi

      Dieses Kapitel untersucht das transformative Potenzial der Integration von Software-Defined Networking (SDN) mit Vehicular Ad-Hoc Networks (VANETs), um die Vision der Society 5.0 zu verwirklichen. Zunächst wird die Architektur von VANETs skizziert, die die Echtzeitkommunikation zwischen Fahrzeugen und Straßeninfrastruktur erleichtern und die Straßensicherheit und das Verkehrsmanagement verbessern. Das Kapitel vertieft sich dann in das SDN-Paradigma, das ein zentralisiertes und programmierbares Netzwerkmanagement einführt, das Flexibilität und Effizienz verbessert. Die Integration von SDN in VANETs wird untersucht und zeigt auf, wie diese Konvergenz den Verkehrsfluss optimieren, Staus verringern und die Entwicklung autonomer Fahrzeuge unterstützen kann. Die Rolle dieser Technologien beim Erreichen der Ziele der Gesellschaft 5.0 wird diskutiert und ihr Potenzial zur Schaffung intelligenterer, nachhaltigerer urbaner Umgebungen betont. Das Kapitel schließt mit den sozialen, ethischen und rechtlichen Überlegungen, die für die erfolgreiche Einführung dieser Technologien notwendig sind, und ebnet den Weg für eine Zukunft, in der intelligente Transportnetze die Norm sind.

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   5. Dilute Magnetic III–V Semiconductors for Spintronic Applications in the Digital Society 5.0 Era

      Ilyas Bouziani, Ismail Essaoudi, Abdelmajid Ainane

      Das Kapitel untersucht das transformative Potenzial verdünnter magnetischer III-V-Halbleiter im Bereich der Spintronik, einem Bereich, der dabei ist, die digitale Gesellschaft 5.0 zu revolutionieren. Sie beginnt mit der Kontextualisierung der Entwicklung der Halbleitertechnologie und der Beschränkungen konventioneller elektronischer Materialien und bereitet den Boden für die Einführung der Spintronik. Der Text geht dann auf die Entdeckung des gigantischen Magnetoresistenzeffekts und seine Auswirkungen auf die Datenspeichertechnologie ein und beleuchtet den Wandel von metallbasierter zu halbleiterbasierter Spintronik. Im Mittelpunkt des Kapitels steht die theoretische Untersuchung von GaN, einem Typ-III-V-Halbleiter, der mit magnetischen Verunreinigungen wie Chrom und Vanadium dotiert ist. Anhand von Ab-Initio-Berechnungen und Monte-Carlo-Simulationen zeigen die Autoren das halbmetallische Verhalten und die ferromagnetischen Eigenschaften dieser dotierten Systeme, selbst bei Raumtemperatur. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Doping- und Kodopingtechniken die Spinpolarisation und magnetische Stabilität von III-V-Halbleitern erheblich verbessern können, was sie zu idealen Kandidaten für Spintronik-Bauelemente der nächsten Generation macht. Das Kapitel schließt mit der Betonung der praktischen Implikationen dieser Entdeckungen für die Entwicklung fortschrittlicher Spintronik-Anwendungen und bietet einen Einblick in die Zukunft der Digitaltechnologie.

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