Social Sciences and Law

Összefoglalás.

Jelen tanulmány a kritikus infrastruktúrák körébe tartozó létfontosságú egészségügyi rendszerelemek informatikai adatvédelmét és a felhasználók informatikai munkavégzési folyamatainak könnyítését célzó újfajta technológiai megoldás kutatási folyamatának első mérföldkövét kívánja bemutatni. Kutatásunk céljául egy újszerű biometrikus azonosítási rendszer megvalósítását tűztük ki. Jelen tanulmányban bemutatásra kerülnek az alapvető fogalmak, a betegbiztonságot veszélyeztető, informatikai rendszerek (Muha 2008) elleni támadási trendek. A tanulmány ismerteti a létfontosságú rendszerelemek körébe sorolt fekvőbeteg-ellátási intézmények informatikai szakrendszereit használó személyekkel készített mélyinterjúk elemzéseit. Ezen eredmények megalapozzák a csökkentett paraméterezésű biometrikus hitelesítési technológia megvalósíthatóságának lehetőségét, alátámasztja annak létjogosultságát, valamint a magyarországi létfontosságú rendszerelemek körébe sorolt egészségügyi ellátó intézményekben olyan biometrikus hitelesítéssel támogatott folyamatok kidolgozását, amelyek nagymértékben képesek lesznek a stratégiai jelentőségű egészségügyi adatvagyon védelmét szolgálni. A tanulmány választ ad arra a kérdésre is, hogy mi az összefüggés a csökkentett biometriával támogatott rendszerhasználat, valamint a malware, ransomware és más jellegű támadások, adatszivárgások között. A technológia kidolgozása, majd bevezetése közvetett módon képes lesz támogatni az eltérő tudásszintekkel, eltérő kiberrezilienciával rendelkező fejlesztők, felhasználók és üzemeltetők kórházi informatikai szakrendszereinek eltérő üzletmeneteit.

Summary.

This paper presents the first milestone in a research process aimed at protecting the IT privacy of a critical health system element of critical infrastructure and facilitating the IT workflow of users. The objective is to implement a novel biometric identification system. The paper introduces the basic concepts and the trends of attacks against IT systems that threaten patient security. The paper presents an analysis of in-depth interviews with users of IT systems in inpatient care facilities classified as critical system components. The results provide a basis for the technological implementation of a reduced-parameter biometric authentication option and support its justification. The development of processes supported by biometric authentication will be able to provide a high level of protection for strategic health data assets. The study also answers the question of the correlation between reduced biometrics-enabled system usage and malware, ransomware attacks. The development and implementation of the technology will indirectly be able to support the use and development/maintenance of business processes of hospital IT systems with different levels of knowledge, cyber resilience. The protection of health IT systems must be strengthened with modern technological solutions beside human education.

Összefoglalás.

A biztonságföldrajz egy terület biztonsági rendszerét, környezetét befolyásoló katonaföldrajzi tényezőket vizsgálja, vizsgálati módszere pedig a geográfiában gyökerezik. Az elemzés nyílt forrásból elérhető információk gyűjtésén alapul. Az ehhez kapcsolódó adatbázisok gyorsan változó adathalmazok, így azok elemzése csak pillanatnyi állapotot mutat meg, de ha az adatállomány elég nagy, tömeges adatnak minősül, akkor alkalmas lehet a jövőre vonatkozó új összefüggések, következtetések levonására. A fejlesztés alatt álló biztonságföldrajzi elemzésekhez használható geoinformációs elemző-értékelő rendszer előre meghatározott változók – katonaföldrajzi tényezők – figyelembevételével egy definiált érdeklődési területről gyűjt adatokat folyamatosan. Az adatgyűjtés alapvetően algoritmusok alapján, változatos forrásból és formában előállított adatokból történik, hiszen napjaink új típusú katonai konfliktusai, újfajta veszélyek, kihívások – a proxy-, a hibrid- és aszimmetrikus hadviselés szerepének növekedése a konfliktusokban, a hadviselés újabb generációinak megjelenése, határokon átívelő természeti katasztrófák és társadalmi veszélyek – újszerű elemző szemléletet igényelnek a geoinformációs támogatásban is. Kutatásom várható eredménye lehetőséget teremt egy olyan geoinformációs elemző-értékelő rendszer létrehozására, ami megkönnyíti, hatékonyabbá teszi egy megfelelően lehatárolt válságtérség biztonságföldrajzi elemzését, bevezeti a Geoinformációs Válságindex fogalmát, ezzel segítve a Magyar Honvédség szakemberei által nyújtott hatékonyabb támogatást a parancsnoki döntéshozatali rendszerhez.

Summary.

New types of military conflicts, new types of dangers and crisis – the increasing role of proxy, hybrid and asymmetric warfare in conflicts, the emergence of new generations of warfare, cross-border natural disasters and social dangers – require a new analytical approach in geospatial support as well. The expected result of my research creates an opportunity to develop a geospatial analysis and evaluation system, which makes the security geography analysis of a properly defined crisis area easier and more efficient. It introduces the concept of Geospatial Crisis Index, thereby helping to provide more effective support to the commander’s decision-making system provided by the specialists of the Hungarian Defence Forces.

The purpose of my research is to examine the methodology for the preparation of current, open-source geo-information analyses at the Hungarian Defence Forces, and to propose the use of a geospatial analysis-evaluation system, with the aim of raising the standard of professional work.

In the course of my research, I reveal the shortcomings of the analytical and evaluation procedures and methods used so far for the security geography analysis of crisis zones at the Hungarian Defence Forces, and I propose the creation of a modern geoinformation analysis system.

I prove that the development of such a modern analysis system must be based on the investigation methods of military geography as an interdisciplinary science.

I make a proposal for the geospatial delimitation of crisis areas for security geography analysis. My further aim is to analyse the changes in the concept of space and spatial interpretation in warfare.

I study the possibilities of increasing the efficiency of the system to be created in this way, I examine the impact of the introduction of Geospatial Crisis Index on the results of the analysis and evaluation processes and formulate the criteria expected of Geospatial Crisis Index.

As a result of the research, I propose to transform the relevant domestic official professional regulations.

The user group targeted by the system to be developed is primarily the professional staff of the Hungarian Defence Forces dealing with geoinformation, through them its entire staff, as well as the staff of geoinformation evaluation users in the defence sphere. At the commanding level, the expectation is a fast, transparent result product that highlights the essence, accordingly, Geospatial Crisis Index, as well as thematic maps that professionally support the evaluation and show its results.

Összefoglalás.

A hallgatói lemorzsolódás az egyik legégetőbb probléma a felsőoktatásban. Ebben a munkában a lemorzsolódás előrejelzésén keresztül bemutatjuk, hogyan tudják segíteni a felsőoktatás résztvevőit a magyarázható mesterséges intelligencia (XAI) eszközök, mint például a permutációs fontosság, a parciális függőségi ábra és a SHAP. Végül pedig kitérünk a kutatás gyakorlati hasznosulásának lehetőségeire, például, hogy az egyéni előrejelzések magyarázata hogyan teszi lehetővé a személyre szabott beavatkozást. Az elemzések során azt találtuk, hogy a középiskolai tanulmányi átlag bír a legnagyobb prediktív erővel a végzés tényére vonatkozóan. Továbbá annak ellenére, hogy egy műszaki egyetem adatait elemeztük, azt találtuk, hogy a humán tárgyaknak is nagy inkrementális prediktív erejük van a végzés tényére vonatkozóan a reál tárgyakhoz képest.

Summary.

Delayed completion and student drop-out are some of the most critical problems in higher education, especially regarding STEM programs. A high drop-out rate induces both individual and economic loss, hence a detailed investigation of the main reasons for dropping out is warranted. Recently, there has been a lot of interest in the use of machine learning methods for the early detection of students at risk of dropping out. However, there has not been much debate on the use of interpretable machine learning (IML) and explainable artificial intelligence (XAI) technologies for dropout prediction. In this paper, we show how IML and XAI techniques can assist educational stakeholders in dropout prediction using data from the Budapest University of Technology and Economics. We demonstrate that complex black-box machine learning algorithms, for example CatBoost, are able to effectively detect at-risk student using only pre-enrollment achievement measures, but they lack interpretability. We demonstrate how the predictions can be explained both globally and locally using IML methods including permutation importance (PI), partial dependence plot (PDP), LIME, and SHAP values.

Using global interpretations, we have found that the factor that has the greatest impact on academic performance is the high school grade point average, which measures general knowledge by taking into account grades in history, mathematics, Hungarian language and literature, a foreign language and a science subject. However, we also found that both mathematics and the subject of choice are among the most important variables, which suggests that program-specific knowledge is not negligible and complements general knowledge. We discovered that students are more likely to drop out if they do not start their university studies immediately after leaving secondary school. Using a partial dependence plot, we showed that humanities also have incremental predictive power, despite the fact that this analysis is based on data from a technical university. Finally, we also discuss the potential practical applications of our work, such as how the explanation of individual predictions allows for personalized interventions, for example by offering appropriate remedial courses and tutoring sessions. Our approach is unique in that we not only estimate the probability of dropping out, but also interpret the model and provide explanations for each prediction. As a result, this framework can be used in several fields. By predicting which majors they could be most successful in based on high school performance indicators, it might, for instance, assist high school students in selecting the appropriate programs at universities and hence this way it could be used for career assistance. Through the explanations of local predictions, the framework provided can also assist students in identifying the skills they need to develop to succeed in their university studies.

Összefoglalás.

Az archeogenetika dinamikus fejlődése Magyarországon új lehetőségeket nyitott az egykor élt népességek tanulmányozásában és személyazonosításában. A Magyarságkutató Intézet Archeogenetikai Kutatóközpontja célul tűzte ki magyar királyok és történelmi személyek azonosítását. Kutatásom témája, az archeogenetikai vizsgálatokkal összhangban, digitális arcrekonstrukciós technikával megjeleníteni a magyar történelem jelentős alakjainak arcát. Az arcrekonstrukció célja a lágyrészek visszaépítése a koponyára, annak jellegzetes vonásai és az anatómiai ismeretek alapján, amihez a genetikai adatok további, a fenotípusra vonatkozó információkat szolgáltathatnak. Dolgozatomban három olyan kiemelt jelentőségű esetet ismertetek, amelyek esetén a genetikai adatokra támaszkodva célom digitális arcrekonstrukciót készíteni.

Summary.

The dynamic development of archaeogenetic research in Hungary has given new opportunities in the study of past populations and personal identification. In an extensive research project, the Institute of Hungarian Research, Department of Archaeogenetics (IHR, DA) aimed to identify the lost remains of Hungarian kings and nobles. Related to this research project, I started a new investigation based on facial reconstruction techniques to visualize the genetically examined and identified important figures from Hungarian history. During this process, the face of an individual is built onto the skull based on unique morphological characteristics and anatomical knowledge. Besides, archaeogenetic data provide additional information concerning phenotypic characters that could not have been detectable on the bones.

In Hungary, most of the reconstructions were made with sculptural techniques. However, the development of IT tools has opened new perspectives, and the use of digital sculptural methods is spreading as they have several advantages compared to traditional sculptures (e.g., easier checking, corrections, and more effective reproducibility).

During my research, I had the opportunity to work with several remarkable cases I will visualize with the digital facial reconstruction technique. In this study, three of these cases will be introduced that represent the three main target groups of the investigation: kings, significant historical figures, and prominent cases of Hungarian archaeological and anthropological research.

The subject of the first case is the skull held in the Saint Ladislaus herm in Győr. In 2022, during the re-examination of the supposed skull of the Saint and Knight king, Ladislaus I, the genetic team of the IHR DA sampled the cranium and successfully verified its originality. The results highlighted the importance of creating a new reconstruction, as genetic data contains unique information concerning the appearance of the king.

In the second part, I introduce my results on the anthropological analysis of the supposed skeletal remains of John and Christopher Corvinus held at Lepoglava, Croatia. The anthropological data (age-at-death, sex, and pathological conditions) and the written sources certify that the skeletons belonged to the son and grandson of the great Hungarian king, Mathias (Hunyadi) I. Therefore, digital reconstruction can be conducted after the genetic analysis.

The third case is a high-ranked individual from the rich burial No. 1 of the 10th-century-CE cemetery of Sárrétudvari–Poroshalom. On the top of the skull, traces of an unfinished surgical trepanation were observed with a weapon-induced injury in the middle.

No similar phenomenon has been published until now; and thus, this case reveals rare information concerning past medicine.

The genetic analysis and reconstruction of this unique case provide valuable information about the Hungarian Conquest Period.

Összefoglalás.

Számos meglévő infrastruktúra-beruházás esetén – legyen az felújítás, rekonstrukció vagy fejlesztés – szükségessé válhat új hidak építése, ezek közül kiemelt kérdéskör azon beruházások, ahol az áthidalandó keresztmetszet bővül és a feszített vasbeton gerendás szerkezet helyett az öszvérszerkezetű híd gazdaságilag indokolttá válik. A híd építéstechnológiája forgalombiztonsági és forgalomszervezési oldalról kulcsfontosságú. Az építés ideje alatt a forgalmat biztosítani kell, amit a hagyományos építési módnál forgalomterelés mellett lehet megtenni. A kutatásom ezért a hídépítés miatt szükséges forgalomterelések közúti biztonságával foglalkozik, illetve az új, a problémát feloldó hídépítési technológiákkal.

Summary.

In the case of many existing infrastructure investments – be it renovation, reconstruction or development – it may become necessary to build new bridges. The investments where the cross-section is expanded and instead of the prestressed reinforced concrete beam structure, the use of composite bridge becomes more economically. The construction technology of the steel-concrete composite bridge is crucial from the point of view of traffic safety and traffic management. Traffic must be ensured during construction, which can be done with traffic diversion in the case of the traditional construction method. My research therefore deals with road safety, the traffic diversions required due to steel-concrete composite bridge construction, and the new bridge construction technologies that solve this problem. In the reconstruction of the M1 motorway, the prefabricated prestressed reinforced concrete beam structure could be built with intermediate support, but there are several arguments in favor of abandoning the intermediate support and building steel-concrete composite bridge with single span. The strongest of these is ensuring road safety. In addition to the existing traffic, in order to avoid traffic disruption, it is necessary to avoid an intermediate support, which reduces traffic jam and waiting time. I illustrate the impact of traffic diversion on traffic safety by analyzing a previous renovation work on the M1 motorway. During the research, I compare the traffic diversion accident data with the control section. The control section is the same road section, with the same length of time, before the renovation in this study. The comparison confirms that traffic disruption should be avoided during bridge construction. It is economically justified to build steel-composite bridges, but it is necessary to deviate from the cast-in-place on concrete construction of deck slab, because it requires traffic diversion. I present new construction technologies for the construction of steel-concrete composite bridges, which can be used to ensure road safety. Overall, the raising the degree of prefabrication results in the avoidance of traffic disruption. Among construction technologies, economic aspects are typically decisive, such as the availability of human resources, capacity utilization and reduction of construction time. We developed a new construction technology for achieve the deck slab of steel-concrete composite bridges with less human resources, in a shorter time, with the available capacities, more economical construction and without traffic disruption.

Összefoglalás.

A kibányászható foszfátércek fogyóban vannak. A nemzetközi kutatások alapján a felmerülő foszfáthiány enyhítésére megoldást jelenthet a szennyvíztelepeken spontán képződő, és ott üzemeltetési problémát is okozó foszfátásványok hasznosítása. A vizsgált szennyvíztisztítóban két foszfátásvány, a struvit ([NH₄]Mg[PO₄]·6H₂O^rombos) és a vivianit (Fe₃(PO₄)₂·8H₂O^monoklin) okoz problémát. A technológiai folyamatban azonosítottuk azt az egyik pontot, ahol ma – szándékolatlanul – szubmikrométeres vivianitkristályok nukleációja történhet. E ponton beavatkozva, vagy e pont után egy új műtárggyal tudatosan erősítve a kristályképződést mind a nyersanyag-leválasztás, mind az üzemeltetési probléma csökkentése lehetővé válhat.

Summary.

Based on the experience of the past decades, the 21th century is challenged with several environmental problems that call for a solution at a global level. One such problem of the foreseeable future is, according to scientific forecasts, the shortage in phosphate rocks. Phosphate minerals forming spontaneously in sewage plants and causing operational difficulties at the same time, with a proper technological design can alleviate the emerging problem of phosphate shortage.

We examined the phosphate mineral precipitation processes in a large-capacity sewage treatment plant in Hungary. Both the precipitated phases and phosphorus content characteristics of the sewage sludge were studied.

X-ray powder diffraction (XPD) was used to identify the minerals. The total phosphorus content (expressed as phosphate concentration) and the dissolved orthophosphate content of the sewage sludge samples were measured by molybdenate spectrophotometric method.

Our findings point to two main phosphate minerals: struvite (Mg(NH₄)[PO₄] · 6H₂O^orthorhombic) and vivianite (Fe₃[PO₄]₂ · 8H₂O^monoclinic) formed as technologically harmful precipitates at the sewage plant (Figure 1). The two minerals occur downstream of the digester, at separate, well-defined points of the technological line (Figure 2). Both crystalline compounds are potentially suitable for the alleviation of the impending global phosphate shortage.

We determined the total P content (expressed as phosphate concentration) of sewage sludge samples, along with the quantitative distribution of the dissolved (liquid; orthophosphate) and solid (organic phosphate, polyphosphate, phosphate minerals) fractions of the sludge prior and after the anaerobic digester tanks (Figure 3). The total P content (expressed as phosphate concentration) – in full agreement with the expectations – has practically not changed during digestion (Figure 3; columns # K1 MW vs. 5 MW). Concerning the P forms present in the sludge we expected an increase of dissolved orthophosphate at the expense of bonded phosphate after the digestion (Figure 3; column # „elméleti”); however the actual orthophosphate content dropped by 80% in the sample after the digester (Figure 3; columns # K1 vs. 5). The misfit between the stable total P content and the decreasing amount of both the dissolved (ortho)phosphate and solid polyphosphate in the digester clearly indicates the formation of submicroscopic vivianite, confirming from the P speciation side the findings of Wilfert et al. (2018). That process is triggered by the addition of FeCl₃ into the digester. The more controlled FeCl₃ treatment and/or a new technological step (mineral separator tank) included right after the digester may help the separation of up to 50% or more of phosphorous from the sludge in the form of vivianite. By that step the spontaneous and harmful mineral formation, currently visible on the technological equipment following the digestion, could also be reduced significantly.

Összefoglalás.

Ez a tanulmány – a doktori kutatómunka részeként – egy módszertani kísérletet felhasználva mutatja be a tervezői szemléletmód (design thinking) üzleti gyakorlatba ültetésének lehetőségét az értékajánlat-tervezésben. Az empirikus vizsgálat olyan támogató metódus kidolgozására irányul, amely lehetővé teszi a növekvő mértékben diverzifikált ügyféligények személyre szabott kiszolgálását, különös figyelemmel a fogyasztói magatartás kontextuális megértésének módszerére. Az alkalmazhatóságot jelentősen befolyásoló aspektusok elméleti áttekintése után a tanulmány ismerteti a szokásos megközelítést, valamint annak hátrányait, majd vázolja az új módszer folyamatát, az eddig elért eredményeket és a hozzájuk kapcsolódó következtetéseket, továbbá a jövőben tervezett lépéseket.

Summary.

This study – as part of a bigger research study – uses a methodological experiment to present the possibility of putting design thinking into business practice in value proposition design. One of the goals of the design methods applied in the business environment is to explore solutions that satisfy diversifying customer needs. In order to create these innovative value propositions (products, services and systems), enterprises require an integrative, holistic vision, systems thinking and an experimental, creative spirit. Design thinking, a creative problem-solving methodology that integrates customer, business and technological aspects, can provide practical support in this regard.

In Hungary, the number of attempts to adapt design approaches to the value proposition design processes of large service companies is not very high, and not yet been investigated in the scientific context. The analysis of relevant cases is made possible only by participating in the projects. The empirical investigation is aimed at the development of a support method that enables the personalized service of increasingly diversified customer needs, with particular attention to the method of contextual understanding of consumer behavior. After a theoretical overview of the aspects that significantly affect applicability, the study describes the usual approach and its shortcomings, then outlines the process of the new method of actionable consumer empathy, the results achieved so far and the conclusions related to them, as well as the planned steps in the future.

Notwithstanding the level of design maturity defines whether a company is successful in monetizing design value on the long run, businesses often stop at using design methodologies in superficial ways just to seem innovative. This study discusses the factors that determine the success of applicability, such as (1) the transformation of the innovation environment, (2) the change in the nature of the problems, (3) the complexity of consumer decision-making, (4) the connection between design maturity and business benefit, (5) the technological development of data-based customer understanding support, and (6) consideration of legal restrictions and security compliance in exploiting personalization opportunities.

The study also investigates what are the similarities and the substantial difference between the segment and the persona approach, describes the common misconceptions around how to build personas and why the persona approach provides better insights to understand the consumer behavior.

Az oktatásmódszertani fejlesztések célja, hogy a hallgatók minél hatékonyabban sajátítsák el a tananyagot, fejlesszék kompetenciáikat. Ehhez szükséges a felsőoktatási hallgatók különböző tanulási útjainak, szokásainak, preferenciáinak és motivációinak megismerése. A tanulmány 2017 és 2021 között gyűjtött összesen 2 766 hallgatói vélemény alapján vizsgálja a hallgatók tanulási aktivitását és szokásait, valamint a különböző tanulási utakat, illetve az ebben bekövetkező változásokat. Elemzésünkben négy hallgatói csoportot azonosítottunk: 1) folyamatosan, több forrásból tanulók, 2) a tankönyvet és a szemináriumi munkát preferálók, 3) az előadást és a szemináriumi munkát preferálók és 4) alacsony tanulási intenzitással rendelkezők. Eredményeink alapján az eltérő hallgatói aktivitás hátterében nem az oktatás minőségének különbözősége, nem is a hallgatók eltérő képességei, sokkal inkább az eltérő motivációjuk és attitűdjük állt.

Az írás azt vizsgálja meg, hogy a hazai pedagógusbérek és azok állami támogatása hogyan alakult az elmúlt évtizedben, nemzetközi összehasonlításra is kitekintve. Ezt követően a tanulmány elemzi a bérek hatását a pedagóguspálya, illetve egyes tanár szakok iránti keresletre, a jelentkezők számára és a bejutási pontszámokra. Végül górcső alá veszi a pedagógusbér-emelés forrásaként tervezett EU-támogatási projekt jellemzőit, a forrás nagyságát s az annak hatására létrehozható béremelést, továbbá egy ilyen béremelés sajátosságait. Összegzésként megállapítja az írás, hogy a pedagógusok érdekérvényesítő képessége gyenge, s ennek nyomán a pedagógusbérszint és a pedagógusbér-rendezés jól halasztható, a rövid távú politikai szemlélet miatt messze nem élvez kiemelt kormányzati prioritást, ugyanakkor hosszú távon a pedagógusok presztízse, megbecsültsége meghatározó az oktatás minőségére.

A tanulmány a pályán lévő pedagógusok pályamotivációjának néhány aspektusát, valamint az azok mentén jelentkező tendenciákat vizsgálja. Az elemzés során két országos reprezentatív mintán készült nagymintás kvantitatív kutatás adatai kerülnek felhasználásra, egyrészt „A pedagógusok folyamatos szakmai fejlődési modelljeinek vizsgálata a köznevelési rendszer, a szervezet és az egyén szintjén” (Models of Teacher Learning – MoTeL) című projekt keretében a 2020/2021-es tanévben történt adatfelvétel, másrészt egy hat évvel korábbi, a pedagógusok pályán maradását segítő tényezők, többek között a pályamotivációk feltárására irányuló kutatás adatai. Az eredmények a jelenleg pályán lévő és a hat évvel korábban aktív, gyakorló pedagógusok motivációs struktúrájának nagyfokú hasonlóságát, az intrinzik motivációk stabil dominanciáját mutatják. Ez arra utal(hat), hogy az utóbbi években a pedagógus pályát elhagyók pályaválasztásának hátterében is a – szakirodalom alapján inkább a pályán maradást segítő – belső motivációk voltak a meghatározóak, azaz a belső motiváció minta már nem volna elég a pályán maradáshoz.