Nowadays a large part of communication is taking place on social media platforms such as Twitter, Facebook, Instagram, or YouTube, where messages often include multimedia contents (e.g., images, GIFs or videos). Since such messages are in digital form, computers can in principle process them in order to make our lives more convenient and help us overcome arising issues. However, these goals require the ability to capture what these messages mean to us, that is, how we interpret them from our own subjective points of view. Thus, the main goal of this dissertation is to advance a machine's ability to interpret social media contents in a more natural, subjective way. To this end, three research questions are addressed. The first question aims at answering "How to model human interpretation for machine learning?" We describe a way of modeling interpretation which allows for analyzing single or multiple ways of interpretation of both humans and computer models within the same theoretic framework. In a comprehensive survey we collect various possibilities for such a computational analysis. Particularly interesting are machine learning approaches where a single neural network learns multiple ways of interpretation. For example, a neural network can be trained to predict user-specific movie ratings from movie features and user ID, and can then be analyzed to understand how users rate movies. This is a promising direction, as neural networks are capable of learning complex patterns. However, how analysis results depend on network architecture is a largely unexplored topic. For the example of movie ratings, we show that the way of combining information for prediction can affect both prediction performance and what the network learns about the various ways of interpretation (corresponding to users). Since some application-specific details for dealing with human interpretation only become visible when going deeper into particular use-cases, the other two research questions of this dissertation are concerned with two selected application domains: Subjective visual interpretation and gang violence prevention. The first application study deals with subjectivity that comes from personal attitudes and aims at answering "How can we predict subjective image interpretation one would expect from the general public on photo-sharing platforms such as Flickr?" The predictions in this case take the form of subjective concepts or phrases. Our study on gang violence prevention is more community-centered and considers the question "How can we automatically detect tweets of gang members which could potentially lead to violence?" There, the psychosocial codes aggression, loss and substance use serve as proxy to estimate the subjective implications of online messages. In these two distinct application domains, we develop novel machine learning models for predicting subjective interpretations of images or tweets with images, respectively. In the process of building these detection tools, we also create three different datasets which we share with the research community. Furthermore, we see that some domains such as Chicago gangs require special care due to high vulnerability of involved users. This motivated us to establish and describe an in-depth collaboration between social work researchers and computer scientists. As machine learning is incorporating more and more subjective components and gaining societal impact, we have good reason to believe that similar collaborations between the humanities and computer science will become increasingly necessary to advance the field in an ethical way.

Forschungsrelevanter Hintergrund: Mitunter die häufigsten Verletzungen im Sport sind am Kniegelenk zu lokalisieren. Neben der hohen Prävalenzrate sind vor allem ligamentäre Schädigungen wie eine Ruptur des vorderen Kreuzbandes besonders schwerwiegend. Es sind lange Ausfallzeiten von durchschnittlich 7,5 Monaten zu verzeichnen, wobei eine vollständige Rückkehr zum ursprünglichen Leistungsniveau ungewiss ist. Auch die Wahrscheinlichkeit einer Reruptur ist deutlich erhöht und häufig bedeutet eine schwere Knieverletzung das frühzeitige sportliche Karriereende. Auch müssen betroffene Sportler oftmals mit schweren Folgeerscheinungen wie einer Gelenksarthrose rechnen. Als Risikosportarten für diese Art von Verletzungen gelten Ballsportspiele wie Fußball, Handball oder Basketball. Charakteristisch für das Auftreten einer Knieverletzung in diesen von hoher Dynamik und Schnelligkeit geprägten Mannschaftsspielen ist die Tatsache, dass sich diese mehrheitlich ohne direkten Gegnerkontakt als „non-contact“ Trauma ereignen. In der Regel findet eine Verletzung bei sportspieltypischen Manövern wie Landungen nach Sprüngen, spontanen Richtungsänderungen oder plötzlichen Drehbewegungen statt. Als Verletzungsmechanismus bei diesen Bewegungsformen ist in den meisten Fällen der sog. „Dynamische Knievalgus“ verantwortlich. Dieser ist gekennzeichnet durch ein Abknicken des Kniegelenks nach innen (Knieabduktion/Valgisierung) in Verbindung mit einer Rotation der Tibia bei geringem Flexionsgrad des Kniegelenks. Die maximale Kraftleistungsfähigkeit sowie das neuromuskuläre Aktivierungsverhalten der knieumschließenden Muskelgruppen und der Hüftmuskulatur können den Verletzungsmechanismus beeinflussen. Insbesondere die Hüftmuskulatur kann durch ihre Eigenschaften korrigierend auf die Beinachse und damit auf die Kontrolle des Kniegelenks einwirken. Die Forschungslage über die Zusammenhänge der Hüfte und deren muskulärer Strukturen hinsichtlich ihrer protektiven Wirkungsweise bildet sich jedoch defizitär und teilweise unspezifisch ab. Daher ist die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit, Kontrollmechanismen ausgehend vom Hüftgelenk in Bezug auf eine verbesserte dynamische Kniegelenksstabilität mittels eines ganzheitlichen Ansatzes zu evaluieren. Des Weiteren wird in der vorliegenden Arbeit die Wirkungsweise eines apparativen Krafttrainings gegenüber eines koordinativen Sprungtrainings mit jeweiliger Fokussierung des Hüftgelenks analysiert. Methodik: Anhand relevanter Belastungsformen (uni- und bilaterale Drop Jumps, einbeinige Landemanöver und reaktive laterale Sprungbewegungen) unter Belastungsstufen wurden bei Ballspielsportlern Situationen simuliert, in denen der beschriebene Verletzungsmechanismus auftreten kann. Dabei wurden im Sinne eines ganzheitlichen, multimodularen Screening-Verfahrens die Knie- und Hüftgelenksbewegungen mittels 3-D Kinematik erfasst. Die kinetische Analyse umfasst die Berechnung der Gelenksmomente, Bodenreaktionskräfte und die Ermittlung der maximalen Kraftfähigkeit der relevanten Hüftmuskulatur sowie der Oberschenkelstreckerkette. Der Einfluss des neuromuskulären Aktivierungsverhaltens auf die dynamische Kniegelenkskontrolle wurde über elektromyographische Verfahren abgebildet. Der Studienteil 1 untersuchte in einem Querschnittdesign die Auswirkungen der unterschiedlichen Belastungsformen hinsichtlich der Determinanten der dynamischen Kniegelenksstabilität, der Studienteil 2 diesbezügliche Zusammenhänge mit Hüftgelenksexkursionen und deren (neuro-) muskulären Strukturen. Im Rahmen des Studienteils 3 wurden in einem Längsschnittdesign zwei Interventionsgruppen (apparatives Krafttraining vs. koordinatives Sprungtraining) im Pre- zu-Posttest-Vergleich auf Unterschiede der kniestabilisierenden Parameter sowie Indikatoren für eine Verletzungsexposition hin untersucht. Zentrale Ergebnisse: In der vorliegenden Studie kann gezeigt werden, dass laterale Sprungmanöver im Vergleich zu vertikalen Sprung- oder Landemanövern größere Knie- und Hüftgelenksexkursionen aufweisen und damit eine erhöhte Belastung für diese spieltypischen Situationen einhergeht. Im Vergleich der Belastungsformen scheinen Belastungssteigerungen innerhalb einer Belastungsform einen untergeordneten Einfluss auf eine Verletzungsexposition zu haben. Vielmehr entscheidend ist die verhältnismäßige Risikoeinordnung der Belastungsformen zueinander. Für alle Bewegungen wird ein starker Zusammenhang der Hüftstellung in der Rotation mit der dynamischen Kniegelenkskontrolle festgestellt. Um die Komplexität der Kniegelenkskontrolle über die gesamte Belastungsphase abbilden zu können, wurde als neue Messmethodik die „medio-laterale Knieschlackerbewegung“ erarbeitet und mit den maximalen kinematischen Knieparametern als Indikator für die (In-)Stabilität des Kniegelenks eingesetzt. Die (neuro-) muskulären Eigenschaften der Hüftmuskulatur können insbesondere durch ihre außenrotatorische und abduzierende Wirkung Einfluss auf die Ausrichtung der Gelenkachse und damit auf die Kniegelenkskontrolle nehmen. Dabei scheinen Elemente eines koordinativen Sprungtrainings effektiver als ein apparatives Krafttraining zu sein. Fazit: Die Arbeit liefert einen Beitrag, um die komplexen Zusammenhänge der dynamischen Kniegelenkskontrolle im Kontext verletzungsrelevanter Szenarien im Sport zu evaluieren. Durch eine ganzheitliche Analyse der Knie- und Hüftgelenksbewegungen sowie der dazugehörigen kinetischen sowie (neuro-)muskulären Parameter können die gewonnenen Erkenntnisse helfen, Verletzungsmechanismen des Kniegelenks besser zu kontrollieren. Diagnostische Verfahren und Trainingsprogramme können auf dieser Basis weiterentwickelt werden, woraus durch ein tieferes Verständnis die Möglichkeiten der Verletzungsprävention zukünftig optimiert gestaltet werden können.

Die Ergebnisse der vorliegenden Synopsis konnten an vergleichsweise hohen Probandenzahlen zeigen, dass die auftretenden Amplituden der Kopfbeschleunigungen stark von der Herangehensweise (Stand, Sprung, Lauf) abhängen. Was zunächst trivial erscheint, ist nun evidenzbasiert und von hoher praktischer Relevanz. Bei der Technikvermittlung sind somit zunächst Kopfballvarianten aus der Standposition vorzuziehen, da diese zu einer geringeren Beschleunigung des Kopfes führen als Varianten welche mit einem Anlauf gekoppelt werden (Stand vs. Sprung). Kopfballvarianten mit einem erhöhten koordinativen Anforderungsprofil (Sprung) führen nicht zwangsläufig zu einer erhöhten Kopfbeschleunigung, sollten jedoch aus methodischen Gründen trotzdem zu einem späteren Zeitpunkt trainiert werden. Das eingesetzte Kopfballpendel führte zu Kopfbeschleunigungen zwischen 5.2 und 7.8 G. Diese Werte liegen deutlich unterhalb derer, die bei beschleunigten Bällen gemessen werden, was für den Einsatz des Kopfballpendels bei der Technikschulung spricht. Der Rumpfmuskulatur wird eine große Bedeutung bei der technischen Umsetzung von Kopfbällen zugesprochen [120]. Die vorliegenden Ergebnisse konnten jedoch keinen Anstieg der Kopfbeschleunigung nach Ermüdung der Rumpfmuskulatur darlegen. Ein Pre-Post-Vergleich bei beschleunigten Bällen muss folgen, um dies weiterführend untersuchen zu können. Vergleichbare Ergebnisse und Interpretationen liegen nun zur Wirksamkeit einer 6-wöchigen Hals-Nackenkräftigung vor, welche bei dem statischen Kopfballpendel keine Änderungen der Kopfbeschleunigung zur Folge hatten. Kritisch reflektiert werden müssen insbesondere die Art und Dauer sowie die Inhalte einer solchen Intervention. Dennoch steckt hinter dieser Hypothese weiterhin ein vielversprechender Ansatz das Kopfballspiel sicherer zu machen. Die Ausrichtung des Kopf-Hals-Rumpfsegmentes steht in keinem direkten Zusammenhang zur resultierenden Beschleunigung des Kopfes, wonach eine erhöhte Nickbewegung nicht mit einer erhöhten Kopfbeschleunigung korreliert. Im nächsten Schritt muss ein intraindividueller Vergleich vorgenommen werden, da die Kompensationsmechanismen höchst individuell sind. Außerdem sollte zukünftig die maximale Kopfbeschleunigung - unabhängig von dem Zeitpunkt - mit dem Winkel (Kopf, HWS) während des ersten Ballkontaktes verglichen werden, statt den zeitsynchronen Vergleich des Winkels und der in diesem Moment messbaren Kopfbeschleunigung vorzunehmen.

Though environmental inequality research has gained extensive interest in the United States, it has received far less attention in Europe and Germany. The main objective of this book is to extend the research on environmental inequality in Germany. This book aims to shed more light on the question of whether minorities in Germany are affected by a disproportionately high burden of environmental pollution, and to increase the general knowledge about the causal mechanisms, which contribute to the unequal distribution of environmental hazards across the population. To improve our knowledge about environmental inequality in Germany, this book extends previous research in several ways. First, to evaluate the extent of environmental inequality, this book relies on two different data sources. On the on hand, it uses household-level survey data and self-reports about the impairment through air pollution. On the other hand, it combines aggregated census data and objective register-based measures of industrial air pollution by using geographic information systems (GIS). Consequently, this book offers the first analysis of environmental inequality on the national level that uses objective measures of air pollution in Germany. Second, to evaluate the causes of environmental inequality, this book applies a panel data analysis on the household level, thereby offering the first longitudinal analysis of selective migration processes outside the United States. Third, it compares the level of environmental inequality between German metropolitan areas and evaluates to which extent the theoretical arguments of environmental inequality can explain differing levels of environmental inequality across the country. By doing so, this book not only investigates the impact of indicators derived by the standard strand of theoretical reasoning but also includes structural characteristics of the urban space. All studies presented in this book confirm the disproportionate exposure of minorities to environmental pollution. Minorities live in more polluted areas in Germany but also in more polluted parts of the communities, and this disadvantage is most severe in metropolitan regions. Though this book finds evidence for selective migration processes contributing to the disproportionate exposure of minorities to environmental pollution, it also stresses the importance of urban conditions. Especially cities with centrally located industrial facilities yield a high level of environmental inequality. This poses the question of whether environmental inequality might be the result of two independent processes: 1) urban infrastructure confines residential choices of minorities to the urban core, and 2) urban infrastructure facilitates centrally located industries. In combination, both processes lead to a disproportionate burden of minority households.

The Event Segmentation Theory (Kurby & Zacks, 2008; Zacks, Speer, Swallow, Braver, & Reynolds, 2007) explains the perceptual organization of an ongoing activity into meaningful events. The classical event segmentation task (Newtson, 1973) involves watching an online video and indicating with key presses the event boundaries, i.e., when one event ends and the next one begins. The resulting hierarchical organization of object-based coarse events and action-based fine events gives insight into various cognitive processes. I used the Event Segmentation Theory to develop assistance and training systems for assembly workers in industrial settings at various levels - experts, new hires, and intellectually disabled people. Therefore, the first scientific question I asked was whether online and offline event segmentation result in the same event boundaries. This is important because assembly work requires not only watching activities online but processing the information offline, e.g., while performing the assembly task. By developing a special software tool that enables assessment of offline event boundaries, I established that online perception and offline elaboration lead to similar event boundaries. This study supports prior work suggesting that instructions should be structured around event boundaries. Secondly, I investigated the importance of fine versus coarse event boundaries when learning the sequence of steps in virtual training, both for novices and experts in car door assembly. I found memory, tested by ability to predict the next frame, to be enhanced for object-based coarse events from the nearest fine event boundary. However, virtual training did not improve memory for action-based fine events from the nearest coarse event boundary. I conjecture that trainees primarily acquire the sequence of object-based coarse events in an initial training. Based on differences found in memory performance between experts and novices, I conclude that memory for action-based fine events is dependent on expertise. Thirdly, I used the Event Segmentation Theory to investigate whether the simple and repetitive assembly tasks offered at workshops for intellectually disabled persons utilize their full cognitive potential. I analyzed event segmentation performance of 32 intellectually disabled persons compared to 30 controls using a variety of event segmentation measures. I found specific deficits in event boundary detection and hierarchical organization of events for the intellectually disabled group. However, results suggest that hierarchical organization is task-dependent. Because the event segmentation task accounted for differences in general cognitive ability, I propose the event segmentation task as diagnostic method for the need for support in executing assembly tasks. Based on these three studies, I argue that the Event Segmentation Theory offers a framework for assessment and assistance of important attentional, perceptual, and memory processes related to assembly tasks. I demonstrate how practical applications can make use of this framework for the development of new computer-based assistance and training systems that are tailored to the users’ need for support and improve their quality of life.