TY - JOUR A1 - Ghermann, Diana E. A1 - Zander, Thorsten O. T1 - Towards neuroadaptive chatbots : a feasibility study JF - Front. Neuroergonomics N2 - Large-language models (LLMs) are transforming most industries today and are set to become a cornerstone of the human digital experience. While integrating explicit human feedback into the training and development of LLM-based chatbots has been integral to the progress we see nowadays, more work is needed to understand how to best align them with human values. Implicit human feedback enabled by passive brain-computer interfaces (pBCIs) could potentially help unlock the hidden nuance of users' cognitive and affective states during interaction with chatbots. This study proposes an investigation on the feasibility of using pBCIs to decode mental states in reaction to text stimuli, to lay the groundwork for neuroadaptive chatbots. Two paradigms were created to elicit moral judgment and error-processing with text stimuli. Electroencephalography (EEG) data was recorded with 64 gel electrodes while participants completed reading tasks. Mental state classifiers were obtained in an offline manner with a windowed-means approach and linear discriminant analysis (LDA) for full-component and brain-component data. The corresponding event-related potentials (ERPs) were visually inspected. Moral salience was successfully decoded at a single-trial level, with an average calibration accuracy of 78% on the basis of a data window of 600 ms. Subsequent classifiers were not able to distinguish moral judgment congruence (i.e., moral agreement) and incongruence (i.e., moral disagreement). Error processing in reaction to factual inaccuracy was decoded with an average calibration accuracy of 66%. The identified ERPs for the investigated mental states partly aligned with other findings. With this study, we demonstrate the feasibility of using pBCIs to distinguish mental states from readers' brain data at a single-trial level. More work is needed to transition from offline to online investigations and to understand if reliable pBCI classifiers can also be obtained in less controlled language tasks and more realistic chatbot interactions. Our work marks preliminary steps for understanding and making use of neural-based implicit human feedback for LLM alignment. KW - Passive brain-computer interfaces (pBCI) KW - Large-language models (LLM) KW - Error-processing KW - Moral judgment KW - AI alignment Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.3389/fnrgo.2025.1589734 SN - 2673-6195 VL - 6 PB - Frontiers CY - Lausanne ER - TY - THES A1 - Dechant, Silke A1 - Pietsch, Ina T1 - 20 Jahre ATA - Erfolgsgeschichte oder Problemfeld? : eine qualitative Studie zur Integration und Etablierung eines noch jungen Berufes als Qualifizierungsweg für den anästhesiologischen Funktionsdienst T1 - 20 years of ATA - success story or problem area? : a qualitative survey on integration and establishment of a still young profession as a qualification path for the anesthesiological functional service N2 - In dieser Forschungsarbeit soll 20 Jahre nach Beginn der ersten Ausbildung die Etablierung der Anästhesietechnischen Assistenz (ATA) als Berufsgruppe für den anästhesiologischen Funktionsdienst unter dem Aspekt der Anerkennungs- und Professionalisierungstheorie untersucht werden. Für den Einsatz im anästhesiologischen Funktionsdienst haben sich verschiedene Qualifikationswege herausgebildet. Dabei überwiegt bisher der traditionelle Weg über eine grundständige Pflegeausbildung. Die Entwicklung der Fachkräftesituation im Pflegesektor allgemein und speziell im Arbeitsbereich OP zeigt eine große Lücke zwischen Personalbedarf und -angebot und stellt für die Zukunft eine Herausforderung dar. Leitfadengestützte Experteninterviews wurden mit Mitarbeiter/-innen aller Berufsgruppen des anästhesiologischen Funktionsdienstes aus deutschen Krankenhäusern der verschiedenen Versorgungsstufen geführt und mit dem qualitativen Forschungstool der Grounded Theory ausgewertet. Ergebnisse: Der Beruf der ATA ist noch nicht flächendeckend in deutschen Krankenhäusern etabliert. Im Gegensatz zum traditionellen Qualifizierungsweg über eine Pflegeausbildung sind ATA direkt nach Abschluss ihrer Ausbildung fachlich gut auf den Einsatz am anästhesiologischen Arbeitsplatz vorbereitet. Trotzdem erwies sich, dass bei den anderen Mitarbeiter/-innen des anästhesiologische Funktionsdienstes Vorbehalte gegenüber ATAs bestehen können. Ursächlich zeigten sich unter anderem insbesondere in Abteilungen, die mit ihnen bisher keinen direkten beruflichen Kontakt hatten, große Wissensdefizite zur Ausbildung und Qualifizierung von ATAs. Eine intraprofessionelle Anerkennung des ATA-Berufes ist nicht generell gegeben. Zudem erwies sich als Nebenbefund der OP insgesamt als hierarchiegeprägter Arbeitsbereich im Spannungsfeld verschiedener Berufsgruppen. Als zentrales Ergebnis konnte aufgrund unterschiedlicher Kontextfaktoren ein symbolischer Kampf des gesamten nichtärztlichen anästhesiologischen Funktionsdienstes um Anerkennung herausgestellt werden. Auch 20 Jahre nach Beginn der Ausbildung ist die flächendeckende Etablierung von ATAs in deutschen Krankenhäusern nicht abgeschlossen. Dieser noch junge Beruf zeigt großes Potenzial für eine Erfolgsgeschichte. Aus dieser Forschungsarbeit ergaben sich wichtige Erkenntnisse und Ansätze zur Überwindung aktuell noch bestehender Problemfelder hin zur flächendeckenden Integration und Etablierung. N2 - This research aims to examine the establishment of anesthesiology technical assistants (ATA) as a professional group for anesthesiology support services twenty years after initiation of their training, using the perspectives of recognition and professionalism theories. Various qualification pathways have evolved for anesthesiology support service. To date, the traditional route through basic nursing education remains predominant. The development of the skilled workforce situation in the nursing sector overall and specifically in operating room environments reveals a significant gap between personnel demand and supply, posing a future challenge. Guided expert interviews were conducted with employees from all professional groups involved in anesthesiology support service across German hospitals of different care levels. The data were analyzed using the qualitative research method of Grounded Theory. Results: The profession of ATA is not yet fully established across German hospitals. Unlike the traditional qualification pathway through nursing education, ATAs are generally well prepared for deployment in anesthesiology work environments immediately after completing their training. However, it became evident that some other staff members in anesthesiology support service may have reservations about ATAs. Significant knowledge deficits regarding training and qualification of ATAs were especially noted in departments which had previously no direct professional contact. Intraprofessional recognition of the ATA profession is not generally present. Additionally, the operating room as a hierarchical work environment emerged as a secondary finding, highlighting tensions between various professional groups. A central result of the study was the identification of a symbolic struggle for recognition by the entire non-physician anesthesiology support service, influenced by various contextual factors. Even twenty years after start of their training, widespread establishment of ATAs in German hospitals remains incomplete. This still-developing profession shows great potential for success. The research provided important insights and approaches for overcoming current challenges to achieve comprehensive integration and establishment. KW - ATA KW - Anerkennung des ATA-Berufes KW - Qualifizierungsweg für Anästhesie-Funktionsdienst KW - Etablierung des ATA-Berufes KW - Anesthesia technical assistant KW - Recognition as anesthesia technical assistand KW - Specialization pathway in anesthesia care KW - Establishment of the anesthesia technical assistant profession KW - Anästhesietechnischer Assistent KW - Berufliche Qualifikation KW - Anästhesie KW - Professionalisierung Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71806 ER - TY - THES A1 - Görgen, Fabian T1 - Improving thermal comfort in urban areas : experiment-based development, computational modelling, and performance evaluation of a water-retaining façade module (WRFM) T1 - Verbesserung der thermischen Behaglichkeit im urbanen Raum : experimentelle Entwicklung, computergestützte Modellierung und Leistungsevaluierung eines wasserspeichernden Fassadenmoduls (WRFM) N2 - Both ongoing urbanization and anthropogenic climate change contribute to the deterioration of thermal comfort in urban areas, reducing quality of life and posing health risks for urban dwellers. As a response, this thesis focuses on the development and investigation of a novel water-retaining façade module (WRFM) that is expected to increase thermal comfort through evaporative cooling, based on natural convection. First, for the design of a water-absorbing layer, selected porous materials were investigated for their hygric and physical properties. The laboratory tests served as the basis for the experiment-based development of a prototype of the WRFM, which was subsequently introduced. Building upon the experimental investigations, a coupled simulation workflow was developed, integrating various software tools to simulate location-specific evaporation rates of the WRFM, considering local microclimatic parameters and evaluating its impact on thermal comfort in an urban context. The coupled simulation workflow was calibrated against in-situ measurements. Subsequently, the effects of the WRFM on the urban environment were investigated in various case studies using the validated coupled simulation workflow. The results of the laboratory investigations revealed favourable material properties of pumice granules, as well as their durability and resistance, underlining their suitability for use as a water-absorbing layer within the WRFM. The calibration process of the workflow’s sub models showed a strong fit between measured and final simulated results, validating the coupled simulation workflow as a reliable tool for simulating heat and mass transfer within the WRFM. Evaluating the effects of the WRFM on thermal comfort showed that applying the WRFM to a building façade notably decreased the Physiological Equivalent Temperature (PET) during the day, with slight increases observed during night-time. This effect was mainly attributed to both the increased albedo and the increased specific heat capacity of the WRFM. The WRFM demonstrates potential for improving thermal comfort in urban areas. The developed coupled simulation workflow provides a climate-friendly and location-specific planning tool, which can be used to customize and tailor adaptation strategies, such as the WRFM, to a specific location. The findings of this thesis thus serve as a foundation for future investigations into the WRFM and its potential integration into sustainable urban planning strategies. N2 - Sowohl die fortschreitende Urbanisierung als auch der anthropogene Klimawandel tragen zu einer Verschlechterung der thermischen Behaglichkeit im urbanen Außenraum bei. Eine niedrigere Lebensqualität sowie gesundheitliche Risiken für Stadtbewohner sind die Folge. Als Reaktion darauf wird im Rahmen dieser Arbeit ein neuartiges, wasserspeicherndes Fassadenmodul (WRFM) entwickelt und untersucht, das durch Verdunstungskühlung auf Basis natürlicher Konvektion zu einer Behaglichkeitssteigerung führen soll. Zu Beginn wurden für die Entwicklung einer wasserabsorbierenden Schicht ausgewählte poröse Materialien auf ihre hygrischen und physikalischen Eigenschaften untersucht. Die unter Laborbedingungen durchgeführten Tests bildeten die Grundlage für die experimentelle Entwicklung eines Prototyps des WRFM, der im Anschluss vorgestellt wurde. Aufbauend darauf wurde ein gekoppelter Simulationsworkflow entwickelt, der unter Nutzung verschiedener Softwareanwendungen standortspezifische Verdunstungsraten des WRFM unter Berücksichtigung lokaler mikroklimatischer Parameter simulierte. Die Kalibrierung des Workflows erfolgte anhand von in-situ Messungen. Die Auswirkungen des WRFM auf den urbanen Raum wurden im Anschluss unter Verwendung des validierten Simulationsworkflows in ausgewählten Fallstudien untersucht. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen zeigten positive Materialeigenschaften des Bimsgranulats sowie dessen Dauerhaftigkeit und Resistenz und unterstrichen somit eine Eignung für den Einsatz als wasserspeichernde Schicht innerhalb des WRFM. Der Kalibrierungsprozess der Teilmodelle des Workflows zeigte eine hohe Übereinstimmung zwischen den gemessenen und den final simulierten Ergebnissen, wodurch der gekoppelte Simulationsworkflow als zuverlässiges Werkzeug zur Simulation von Wärme- und Feuchtetransport innerhalb des WRFM validiert werden konnte. Bezüglich der Auswirkungen auf die thermische Behaglichkeit konnte durch die Installation des WRFM an einer Gebäudefassade tagsüber eine Reduzierung der Physiologisch Äquivalenten Temperatur (PET) festgestellt werden, während nachts eine leichte Erhöhung der PET zu verzeichnen war. Diese Effekte waren größtenteils auf die erhöhte Albedo sowie die erhöhte spezifische Wärmekapazität des WRFM zurückzuführen. Das WRFM zeigt Potenzial zur Verbesserung der thermischen Behaglichkeit im urbanen Raum. Der entwickelte, gekoppelte Simulationsworkflow bietet ein klimagerechtes und standortspezifisches Planungsinstrument, um Anpassungsstrategien wie das WRFM passgenau für einen bestimmten Standort zu entwickeln. Die Ergebnisse dieser Arbeit dienen somit als Grundlage für weiterführende Untersuchungen des WRFM sowie dessen potenzielle Integration in nachhaltige städtebauliche Planungsstrategien. KW - Thermal comfort KW - Urban microclimate KW - Evaporative cooling KW - Water-retaining façade module KW - Coupled simulation workflow KW - Thermische Behaglichkeit KW - Urbanes Mikroklima KW - Verdunstungskühlung KW - Wasserspeicherndes Fassadenmodul KW - Gekoppelter Simulationsworkflow KW - Fassade KW - Wasseraufnahme KW - Verdunstungskühlung KW - Behaglichkeit KW - Stadtklima KW - Stadtleben Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-72019 ER - TY - CHAP ED - Klug, Marius ED - Zander, Thorsten T1 - Neuroadaptive Technology Conference 2025 Proceedings (NAT'25) N2 - Neuroadaptive Technology (NAT) continues to advance the integration of real-time neurophysiological measures into adaptive intelligent systems. The Neuroadaptive Technology Conference 2025 (NAT’25), held in Berlin, Germany, brought together scientists and practitioners from neuroscience, computer science, engineering, and the social sciences, alongside representatives from politics, industry, and funding agencies. The conference emphasized both scientific and societal dimensions of neuroadaptive systems, particularly their implications for ethics, policy, and innovation ecosystems. Current developments showcased at NAT’25 highlight how neuroadaptive methods are being extended beyond the laboratory to real-world applications through Brain–Artificial Intelligence Interfaces (BAIs), explainable and neuroadaptive AI (XAI/NAI), and multimodal physiological computing. A recurrent theme across sessions was the societal responsibility accompanying the increasing agency of neuroadaptive and AI-driven systems — from workplace and healthcare applications to autonomous technologies. The programme included six keynote lectures, invited panels, and over forty peer-reviewed contributions covering Brain–Computer and Brain–AI Interfaces, Human–AI Co-Adaptation, Neuroadaptive Systems in Society, Ethics and Regulation, and Machine Learning for Applied Neuroscience. NAT’25 thus marked a further consolidation of the field toward human-aligned, context-sensitive, and socially responsible artificial intelligence. N2 - Die Neuroadaptive Technologie (NAT) entwickelt die Integration neurophysiologischer Echtzeitmessungen in adaptive intelligente Systeme konsequent weiter. Die Neuroadaptive Technology Conference 2025 (NAT’25), die in Berlin stattfand, vereinte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Neurowissenschaften, Informatik, Ingenieurwesen und Sozialwissenschaften sowie Vertreter aus Politik, Industrie und Förderinstitutionen. Im Mittelpunkt der Konferenz standen sowohl die wissenschaftlichen als auch die gesellschaftlichen Dimensionen neuroadaptiver Systeme, insbesondere ihre ethischen, regulatorischen und politischen Implikationen. Die auf der NAT’25 präsentierten Entwicklungen zeigen, dass neuroadaptive Verfahren zunehmend aus dem Labor in reale Anwendungskontexte überführt werden – etwa durch Brain–Artificial Intelligence Interfaces (BAI), erklärbare und neuroadaptive KI (XAI/NAI) sowie multimodales Physiological Computing. Ein wiederkehrendes Thema war die gesellschaftliche Verantwortung, die mit dem zunehmenden Handlungsspielraum neuroadaptiver und KI-basierter Systeme einhergeht – von Anwendungen in Arbeit und Gesundheit bis hin zu autonomen Technologien. Das Programm umfasste sechs Keynotes, eingeladene Diskussionsrunden und über vierzig begutachtete Beiträge zu den Themen Brain–Computer- und Brain–AI-Interfaces, Mensch–KI-Koadaptation, Neuroadaptive Systeme in der Gesellschaft, Ethik und Regulierung sowie Machine Learning für angewandte Neurowissenschaften. Damit markierte die NAT’25 einen weiteren Schritt hin zu kontextsensitiver, menschenzentrierter und gesellschaftlich verantwortungsvoller Künstlicher Intelligenz. KW - Machine learning KW - Artificial intelligence KW - Physiological computing KW - Brain-computer interface KW - Neuroadaptive technology KW - Künstliche Intelligenz KW - Maschinelles Lernen KW - Neuroadaptive Technologie KW - Künstliche Intelligenz KW - Maschinelles Lernen KW - Gehirn-Computer-Schnittstelle KW - Neurowissenschaften Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-72151 ER - TY - THES A1 - Kwarteng, Ferdinand Prempeh T1 - Security requirements and mechanisms for real-time serverless computing : a focus on Function-as-a-Service (FaaS) T1 - Sicherheitsanforderungen und -mechanismen für Echtzeit-Serverless-Computing : ein Schwerpunkt auf Function-as-a-Service (FaaS) N2 - Serverless computing, particularly its Function-as-a-Service (FaaS) offering, has emerged as a prominent cloud computing model empowering developers to craft event-driven applications by deploying custom application logic in an ephemeral runtime environment. This model abstracts away the underlying infrastructure complexities and management overhead, offering key benefits such as Pay-As-You-Go (PAYG) billing and automated scalability. Although Real-Time (RT) extensions to FaaS (RT-FaaS) have been proposed for realizing the functional requirements of industrial automation virtualization use cases, these architectures introduce distinct security challenges that generic security mechanisms cannot fully address. As a result, RT-FaaS platforms remain vulnerable to both internal and external threats and a variety of exploitation vectors that can compromise the Confidentiality, Integrity and Availability (CIA) security properties of such a platform. The aim of this thesis is to assess the core security requirements of a RT-FaaS platform by evaluating potential vulnerabilities and risks within this environment. We further propose specifically tailored mitigation mechanisms based on the extended Berkeley Packet Filter (eBPF) and cryptographic digital signatures for a RT-FaaS platform with a WebAssembly (WASM) runtime to enhance its resilience without imposing prohibitive performance overheads. Key areas of focus for this work include RT-FaaS runtime isolation, continuous security enforcement and data protection. We evaluated the proposed security mitigation mechanisms on the platform accounting for both effectiveness and performance. By doing so, we discuss the trade-offs between the stringent security requirements and maintaining predictable, low-latency execution essential for industrial automation use cases. While we observed some considerable jitter and latency overheads on the secure RT-FaaS platform, these did not significantly impact the functional performance of the platform. Hence adopting serverless computing for RT industrial automation use cases is feasible while ensuring robust function, system and network security. N2 - Serverless Computing, insbesondere das Function-as-a-Service (FaaS)-Angebot, hat sich zu einem führenden Cloud-Computing-Modell entwickelt, das Entwicklern die Möglichkeit gibt, ereignisgesteuerte Anwendungen zu erstellen, indem sie benutzerdefinierte Anwendungslogik in einer kurzlebigen Laufzeitumgebung bereitstellen. Dieses Modell abstrahiert die Komplexität der zugrunde liegenden Infrastruktur und den Verwaltungsaufwand und bietet wichtige Vorteile wie Pay-As-You-Go (PAYG)-Abrechnung und automatisierte Skalierbarkeit. Obwohl Echtzeit-Erweiterungen (RT) für FaaS (RT-FaaS) vorgeschlagen wurden, um die funktionalen Anforderungen von Anwendungsfällen der industriellen Automatisierungsvirtualisierung zu realisieren, bringen diese Architekturen besondere Sicherheitsherausforderungen mit sich, die mit generischen Sicherheitsmechanismen nicht vollständig bewältigt werden können. Infolgedessen bleiben RT-FaaS-Plattformen anfällig für interne und externe Bedrohungen sowie für eine Vielzahl von Angriffsvektoren, die die Sicherheitsmerkmale einer solchen Plattform in Bezug auf Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit (CIA) gefährden können. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die zentralen Sicherheitsanforderungen einer RT-FaaS-Plattform zu bewerten, indem potenzielle Schwachstellen und Risiken innerhalb dieser Umgebung evaluiert werden. Darüber hinaus schlagen wir speziell zugeschnittene Schutzmechanismen vor, die auf dem erweiterten Berkeley Packet Filter (eBPF) und kryptografischen digitalen Signaturen für eine RT-FaaS-Plattform mit einer WebAssembly (WASM)-Laufzeitumgebung basieren, um deren Widerstandsfähigkeit zu verbessern, ohne dabei eine unzumutbare Leistungsbelastung zu verursachen. Zu den Schwerpunkten dieser Arbeit gehören die Isolierung der RT-FaaS-Laufzeitumgebung, die kontinuierliche Durchsetzung von Sicherheitsmaßnahmen und der Datenschutz. Wir haben die vorgeschlagenen Sicherheitsmechanismen auf der Plattform unter Berücksichtigung ihrer Wirksamkeit und Leistung bewertet. Dabei diskutieren wir die Kompromisse zwischen den strengen Sicherheitsanforderungen und der Aufrechterhaltung einer vorhersehbaren Ausführung mit geringer Latenz, die für Anwendungsfälle in der industriellen Automatisierung unerlässlich ist. Zwar haben wir auf der sicheren RT-FaaS-Plattform einen erheblichen Jitter und Latenz-Overhead festgestellt, dieser hatte jedoch keine wesentlichen Auswirkungen auf die funktionale Leistung der Plattform. Daher ist der Einsatz von Serverless Computing für industrielle Automatisierungsanwendungen mit Echtzeitanforderungen möglich, während gleichzeitig eine robuste Funktions-, System- und Netzwerksicherheit gewährleistet ist. KW - Serverless computing KW - Real-time Function-as-a-Service KW - Industrial automation KW - Security mechanisms KW - WebAssembly runtime KW - Serverloses Computing KW - Echtzeit-Funktion-als-Dienstleistung KW - Industrielle Automatisierung KW - Sicherheitsmechanismen KW - WebAssembly-Laufzeitumgebung KW - Serverless Computing KW - Function as a Service KW - Sicherheit KW - Datenschutz Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71645 ER - TY - THES A1 - Arvidsson de Montes, Fredrik T1 - Spider ecology across scales : from microhabitats to landscapes in natural and managed habitats T1 - Spinnenökologie auf verschiedenen Skalen : vom Mikrohabitat bis zur Landschaft in natürlichen und bewirtschafteten Lebensräumen N2 - Spiders (Araneae) are an exceptionally diverse group, with over 52,000 described species worldwide. They are among the most dominant predators in terrestrial ecosystems and occur on every continent except Antarctica. Spiders play a key role in maintaining biodiversity and ecosystem functioning and acts as important natural enemies of pests in managed habitats. Their communities are influenced by both abiotic and biotic factors, and as a higher trophic group, they are sensitive to environmental changes, making them effective bioindicators. A key driver of spider community composition is the structural complexity of their surroundings, which is influenced by factors such as plant species richness. Greater structural complexity is generally associated with increased prey availability and accessibility, as well as improved microclimatic conditions, which together promote higher spider abundance and diversity. Human activities can both enhance and reduce this structural complexity through various management practices. In this thesis, I have investigated spider communities across a broad geographical span, covering Sweden, Germany, and South Africa, in both natural and managed habitats. Depending on the research question, different trapping techniques were employed, each with its own advantages and limitations, to best capture the relevant ecological information. For large-scale studies comparing sites across broad geographic areas, passive traps such as pitfall traps and Malaise traps were used. In contrast, for studies within habitats, such as orchards, spiders and their prey were hand-collected to assess how different management practices affect spider-mediated pest control. Additionally, one study directly compared traditional scientific surveys with citizen science data to evaluate their relative effectiveness in capturing spider biodiversity and mapping their geographical distribution. This research highlights the intricate relationships between spider communities and their environment. By deepening our understanding of these dynamics, the findings can contribute to conservation strategies and guide land management practices that enhance the role of spiders as natural enemies of pests. In an era of rapid environmental change, such knowledge is increasingly valuable. As a further benefit, this research may help improve public perception of spiders, emphasizing their importance in the ecosystems we all depend on. N2 - Spinnen (Araneae) sind eine außergewöhnlich artenreiche Gruppe, zu der weltweit über 52.000 beschriebene Arten gehören. Sie gehören zu den dominanten Räubern terrestrischer Ökosysteme und sind auf allen Kontinenten außer der Antarktis verbreitet. Spinnen spielen eine zentrale Rolle für die Biodiversität und die Funktionen der Ökosysteme. In bewirtschafteten Lebensräumen wirken sie zudem als natürliche Feinde von Schädlingen. Ihre Gemeinschaften werden von abiotischen und biotischen Faktoren beeinflusst. Als Organismen höherer trophischer Ebenen reagieren sie empfindlich auf Umweltveränderungen, was sie zu wirksamen Bioindikatoren macht. Ein wichtiger Faktor für die Zusammensetzung von Spinnengemeinschaften ist die strukturelle Komplexität ihrer Umgebung, die unter anderem von der Pflanzenartenvielfalt abhängt. Größere strukturelle Komplexität geht in der Regel mit einer höheren Beuteverfügbarkeit und besseren Mikroklimabedingungen einher, was wiederum eine größere Spinnendichte und -vielfalt begünstigt. Menschliche Aktivitäten können diese Komplexität durch unterschiedliche Bewirtschaftungspraktiken sowohl erhöhen als auch verringern. In dieser Dissertation habe ich Spinnengemeinschaften in natürlichen und bewirtschafteten Lebensräumen in Schweden, Deutschland und Südafrika untersucht. Abhängig von der jeweiligen Fragestellung kamen verschiedene Fangmethoden mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen zum Einsatz, um die relevanten ökologischen Informationen zu erfassen. Für großräumige Studien über weite Gebiete wurden passive Fallen wie Bodenfallen (Pitfall-Traps) und Malaisefallen verwendet. In Untersuchungen innerhalb bestimmter Lebensräume, etwa Obstplantagen, wurden Spinnen und ihre Beutetiere hingegen von Hand gesammelt, um zu prüfen, wie sich verschiedene Bewirtschaftungsweisen auf die durch Spinnen geleistete Schädlingskontrolle auswirken. In einer weiteren Studie wurden traditionelle wissenschaftliche Erhebungen direkt mit Bürgerwissenschaftsdaten verglichen, um deren jeweilige Eignung zur Erfassung der Spinnenvielfalt und ihrer geografischen Verbreitung zu bewerten. Diese Forschung verdeutlicht die komplexen Beziehungen zwischen Spinnengemeinschaften und ihrer Umwelt. Ein vertieftes Verständnis dieser Dynamiken kann Schutzstrategien und Bewirtschaftungsmaßnahmen unterstützen, die die Rolle von Spinnen als natürliche Feinde von Schädlingen stärken. In Zeiten rascher Umweltveränderungen ist solches Wissen besonders wertvoll. Darüber hinaus kann diese Arbeit dazu beitragen, die öffentliche Wahrnehmung von Spinnen zu verbessern und ihre Bedeutung für die Ökosysteme, von denen wir alle abhängen, zu betonen. KW - Spider KW - Identification KW - Population KW - Microhabitat KW - Ecology KW - Spinne KW - Identifikation KW - Mikrohabitat KW - Ökologie KW - Spinnen KW - Habitat KW - Räuber-Beute-Verhältnis KW - Ökologie KW - Naturschutz Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71906 ER - TY - THES A1 - Uka, Naim T1 - Influence of international law on the issue of missing persons : the right of family members to know the fate of missing persons T1 - Einfluss des Völkerrechts auf das Problem der vermissten Personen : das Recht der Familienangehörigen, das Schicksal der vermissten Personen zu erfahren N2 - The issue of missing persons remains a pressing humanitarian and legal challenge, particularly in post-conflict societies. This dissertation examines the influence of international law on addressing the fate of missing persons, with a specific focus on the right of family members to truth and justice. The study explores the existing legal frameworks, including International Humanitarian Law (IHL) and Human Rights Law (HRL), to assess their effectiveness in ensuring the rights of families to receive information about their missing relatives. It critically analyzes legal ambiguities, the role of international institutions, and the impact of partial ratification of key legal instruments on national responses to the missing persons issue. Through a comparative approach, the research investigates the legal, political, and institutional obstacles that hinder the resolution of missing person’s cases, with a special emphasis on the Balkans. The study also evaluates the role of civil society organizations in advocating for accountability and truth, assessing their contributions to legal reforms and transitional justice mechanisms. Findings suggest that while international law provides a robust framework for addressing the missing person’s crisis, gaps in implementation and political considerations continue to obstruct progress. This research contributes to the ongoing discourse on humanitarian law and human rights by proposing recommendations for strengthening legal mechanisms, enhancing international cooperation, and improving the rights of families to truth, justice, and reparation. The dissertation underscores the necessity of depoliticizing the missing persons issue to ensure that humanitarian concerns take precedence over state interests. N2 - Das Problem der vermissten Personen stellt nach wie vor eine dringliche humanitäre und rechtliche Herausforderung dar, insbesondere in Nachkriegsgesellschaften. Diese Dissertation untersucht den Einfluss des Völkerrechts auf die Aufklärung des Schicksals vermisster Personen, mit besonderem Schwerpunkt auf dem Recht der Familienangehörigen auf Wahrheit und Gerechtigkeit. Die Studie analysiert die bestehenden Rechtsrahmen, insbesondere das humanitäre Völkerrecht (IHL) und das internationale Menschenrechtsrecht (HRL), um deren Wirksamkeit bei der Sicherstellung des Rechts der Familien auf Informationen über ihre vermissten Angehörigen zu bewerten. Kritisch beleuchtet werden rechtliche Unklarheiten, die Rolle internationaler Institutionen sowie die Auswirkungen der teilweisen Ratifizierung zentraler Rechtsinstrumente auf nationale Maßnahmen im Umgang mit dem Problem der Vermissten. Mittels eines vergleichenden Ansatzes untersucht die Forschung die rechtlichen, politischen und institutionellen Hindernisse, die die Aufklärung von Vermisstenfällen behindern, mit besonderem Fokus auf die Balkanstaaten. Darüber hinaus wird die Rolle der zivilgesellschaftlichen Organisationen bei der Förderung von Rechenschaftspflicht und Wahrheit bewertet, insbesondere hinsichtlich ihres Beitrags zu Rechtsreformen und Mechanismen der Übergangsjustiz. Die Ergebnisse zeigen, dass das Völkerrecht zwar einen soliden Rahmen zur Bewältigung der Vermisstenproblematik bietet, Defizite in der Umsetzung und politische Einflussnahmen jedoch weiterhin den Fortschritt behindern. Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur aktuellen wissenschaftlichen Debatte über humanitäres Völkerrecht und Menschenrechte, indem sie Empfehlungen zur Stärkung rechtlicher Mechanismen, zur Verbesserung der internationalen Zusammenarbeit und zur Gewährleistung der Rechte der Familien auf Wahrheit, Gerechtigkeit und Wiedergutmachung formuliert. Die Dissertation unterstreicht die Notwendigkeit, die Vermisstenproblematik zu entpolitisieren, um sicherzustellen, dass humanitäre Anliegen Vorrang vor staatlichen Interessen erhalten. KW - Missing persons KW - International law KW - Human rights KW - Forensic science KW - Transitional justice KW - Vermisste Personen KW - Völkerrecht KW - Menschenrechte KW - Forensische Wissenschaft KW - Übergangsjustiz KW - Balkanhalbinsel KW - Menschenrecht KW - Humanitäres Völkerrecht KW - Vermisster KW - Aufklärung KW - Nachkriegszeit Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71839 ER - TY - JOUR T1 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2025,33 (18.11.2025) N2 - 1. Zweite Änderungssatzung zur fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Cyber Security (M.Sc.) vom 17. November 2025 2. Lesefassung: Fachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Cyber Security (M.Sc.) vom 22. September 2017 (AMbl. 24/2017) i. d. F. der Zweiten Änderungssatzung zur Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Cyber Security (M.Sc.) vom 17. November 2025 T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2025, H. 33 Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70928 ER - TY - THES A1 - Babel, Christoph Josef T1 - Virtual evaluation of car body panel surfaces T1 - Virtuelle Bewertung von Karosserieoberflächen N2 - The progression of the automotive industry has introduced a slew of complex designs to meet the personalized style expressions of consumers. However, these intricate designs in premium automobiles present significant manufacturing challenges, especially in detecting and prioritizing the varying severities of cosmetic surface defects. Traditionally, defect identification is performed at the end of the development phase, which is a costly and time-consuming process. This thesis seeks to enhance early defect detection efficiency in the concept phase using artificial intelligence (AI). Through examination of unpainted parts, auditors’ perceptual practices, and deep draw simulations, the research aims to establish a virtual prediction method to accurately classify surface defects. The findings of this thesis prove that the geometry of unpainted parts sufficiently predicts potential defects post-painting, refuting the need for physical painted part analysis. The identification process adopted by auditors, grounded in analyzing light distortions on surfaces, is replicated within a neural network. Furthermore, by incorporating physiological optical aspects, the thesis improves the virtual representation of defects, creating a visible and analyzable dataset for AI algorithms. The accuracy of the neural networks trained on such datasets is substantiated by the successful translation of auditors’ classification methods into a machine learning environment. In particular, a machine learning approach using Random Forest (RF) algorithms excelled in prefiltering areas of interest based on curvature and strain values. A convolutional recurrent neural network (CRNN) is developed to classify the severity of defects, with the introduction of an annotation application to label data by experts. The CRNN demonstrated a remarkable accuracy of 86 % in classifying defect severity based on simulation data. Moreover, the study assessed the frame-by-frame localization of defects, where the PatchCore anomaly detection algorithm proves optimal, achieving an F1 Score of 0.86. Overall, the research successfully shows the transferability of expert auditors’ perception into a neural network architecture, highlighting the feasibility of implementing AI in early phases of automotive design to predict and classify defects, which has the potential to significantly reduce development costs and improve manufacturing efficiency. N2 - Die Entwicklung in der Automobilindustrie hat eine Vielzahl komplexer Designs hervorgebracht, um den individuellen Stilvorstellungen der Verbraucher gerecht zu werden. Diese anspruchsvollen Designs bei Premium-Automobilen stellen jedoch eine große Herausforderung für die Herstellung mittels des Umformverfahrens Tiefziehen dar. Insbesondere für die Erkennung und Priorisierung der unterschiedlichen Schwere kosmetischer Oberflächenfehler ist nach wie vor Expertenwissen notwendig. Traditionell wird diese Einstufung und Optimierung am Ende der Entwicklungsphase auf Basis von Vorserienfahrzeugen durchgeführt, was bei einer Fehlererkennung zu einem kostspieligen und zeitaufwändigen Prozess führt. In dieser Arbeit wird versucht, die Effizienz der Fehlerfrüherkennung in der Konzeptphase durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) zu verbessern. Es wurden die Bewertungsprozesse durch Auditoren anhand von physischen Bauteilen untersucht und in einer KI abgebildet. Dies ermöglicht den Einsatz (nicht nur auf reale Messdaten, sondern auch) auf virtuelle Ergebnisse der Umformsimulation, welche bereits in der Konzeptphase vorliegen, lange bevor das erste reale Bauteil gefertigt wird. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass der Einfluss der Lackschicht auf das auditäre Bewertungsergebnis untergeordneter Natur ist, wodurch die Notwendigkeit der Modellierung dieser entfällt. Eine Anwendung einer KI-Bewertungsmethodik direkt auf die Umformsimulationsergebnisse ist dadurch möglich. Der Fehleridentifizierungsprozess von Auditoren, der auf der Analyse von Lichtverzerrungen auf lackierten Oberflächen beruht, wird in einem neuronalen Netz nachgebildet. Es wurde eine Methode entwickelt, die eine virtuelle physiologisch-optische Repräsentation des Bewertungsprozesses ist. Dadurch wird ein analysierbarer Datensatz erstellt, welcher als Eingangsgröße für eine Bewertung der Schwere der Oberflächendefekte mittels KI herangezogen werden kann. Die Genauigkeit der auf solchen Datensätzen trainierten neuronalen Netze wird durch die erfolgreiche Übertragung der Klassifizierungsmethoden der Prüfer in eine maschinelle Lernumgebung untermauert. Insbesondere zeichnete sich ein maschineller Lernansatz unter Verwendung eines Random Forest (RF)-Algorithmus durch die Vorfilterung interessanter Bereiche auf der Grundlage von Krümmungs- und Dehnungswerten aus. Zur Klassifizierung der Schwere von Fehlern wird ein Convolutional Recurrent Neural Network (CRNN) entwickelt. Dabei wird eine Annotationsanwendung zur Kennzeichnung von Daten durch Experten eingeführt. Das CRNN erreicht bei der Klassifizierung der Fehlerschwere auf Basis von Simulationsdaten eine Genauigkeit von 86 %. Zusätzlich wird in der Arbeit die Bild-für-Bild-Lokalisierung von Defekten untersucht. Dabei erweist sich der PatchCore-Anomalieerkennungsalgorithmus als optimal und erreicht einen F1-Score von 0,86. Insgesamt zeigt die Arbeit erfolgreich die Übertragbarkeit der Wahrnehmung von Expertenauditoren auf eine neuronale Netzwerkarchitektur. Es unterstreicht die Machbarkeit der Implementierung von KI in frühen Phasen der Automobilentwicklung zur Vorhersage und Klassifizierung von Fehlern. Dies hat das Potenzial, die Kosten erheblich zu senken und die Fertigungseffizienz zu verbessern. KW - Computer vision KW - Neural network KW - Deep draw simulation KW - Rendering KW - Künstliche Intelligenz KW - Maschinelles Lernen KW - Umformsimulation KW - Bildgenerierung KW - Kraftfahrzeugindustrie KW - Produktentwicklung KW - Tiefziehen KW - Fehlererkennung KW - Simulation KW - Künstliche Intelligenz KW - Maschinelles Lernen Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71960 ER - TY - CHAP ED - Skedzuhn-Safir, Alexandra T1 - Visualising significance : mapping as common denominator ; proceedings from the 6th International Conference on Heritage Conservation and Site Management Berlin and Cottbus, 5 and 6 December 2018 T1 - Das Visualisieren von Bedeutung : Kartierung als gemeinsamer Nenner ; Tagungsband der 6. internationalen Konferenz für Denkmalpflege und Standortmanagement Berlin und Cottbus, 5. und 6. Dezember 2018 N2 - Mapping as a tool and method is foremost employed as a means to analyse and organise information visually. We see maps daily: on television or the internet to see what the weather holds in store for us, on the subway to work, or our cellphones while navigating our way through the streets. Regardless of which objects or events maps record, maps help to filter, organise, and visualise information. However, contemporary maps are still criticised for their hegemonic, Eurocentric representations with their inherent claim for knowledge and, ultimately, legitimisation of power. Maps, with their ability to document heritage and its significance across various scales and objects, are not just tools for interpretation and communication. They also have the potential to challenge political agendas and offer alternative perspectives and narratives. The conference proceedings, which are based on case studies, showcase the diverse range of methodological approaches, data, and actors involved in the mapping process. This diversity underscores the complexity of the field and the many ways in which mapping can be approached and utilised. N2 - Mapping als Werkzeug und Methode wird in erster Linie als Mittel zur visuellen Analyse und Organisation von Informationen eingesetzt. Wir sehen täglich Karten: im Fernsehen oder im Internet, um zu sehen, was das Wetter für uns bereithält, in der U-Bahn auf dem Weg zur Arbeit oder auf unserem Handy, während wir uns durch die Straßen navigieren. Unabhängig davon, welche Objekte oder Ereignisse auf Karten verzeichnet sind, helfen Karten dabei, Informationen zu filtern, zu organisieren und zu visualisieren. Dennoch werden zeitgenössische Karten immer noch für ihre hegemonialen, eurozentrischen Darstellungen mit dem ihnen innewohnenden Anspruch auf Wissen und letztlich Legitimation von Macht kritisiert. Karten mit ihrer Fähigkeit, das Erbe und seine Bedeutung über verschiedene Maßstäbe und Objekte hinweg zu dokumentieren, sind nicht nur Werkzeuge zur Interpretation und Kommunikation. Sie haben auch das Potenzial, politische Agenden in Frage zu stellen und andere Perspektiven und Erzählungen anzubieten. Die Konferenzbeiträge, die auf Fallstudien beruhen, zeigen die Vielfalt der methodischen Ansätze, der Daten und der am Kartierungsprozess beteiligten Akteure. Diese Vielfalt unterstreicht die Komplexität des Feldes und die vielen Wege, auf denen Mapping angegangen und genutzt werden kann. KW - Cultural heritage KW - Mapping KW - Cultural significance KW - Cultural mapping KW - Visualisation KW - Kulturelles Erbe KW - Kartierung KW - Kulturelle Bedeutung KW - Kultur Kartierung KW - Visualisierung KW - Kulturerbe KW - Bedeutung KW - Kartierung KW - Visualisierung KW - Informationsfilterung Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-61630 ER - TY - THES A1 - Ouabo Kamkumo, Florent T1 - Stochastic epidemic models with partial information and dark figure estimation T1 - Stochastische Epidemiemodelle mit partieller Information und Schätzung der Dunkelziffer N2 - This thesis presents a novel stochastic modeling framework for epidemic dynamics, focusing on the challenges posed by non-observable states and the gradual decline of immunity, as revealed by the Covid-19 pandemic. Our research develops an extended compartmental model that incorporates sequences of cascade states to accurately represent the progressive loss of immunity after vaccination or recovery. This model, rooted in a non-homogeneous continuous-time Markov chain and approximated by a diffusion process, facilitates efficient computation. The resulting dynamics exhibit non-linearities in both the drift and diffusion coefficients, making the process of hidden state estimation particularly challenging. These complexities highlight the need for advanced techniques to accurately capture and predict the system's behavior under partial observability. A novel approach using cascade states is introduced to tackle the issue of partially hidden compartments where either inflow or outflow is observed, but not both. By leveraging information from observed transitions, this method significantly enhances model accuracy. The framework also enables the application of advanced filtering techniques, particularly the Extended Kalman Filter (EKF), for estimating both hidden epidemic states and time-varying parameters. This allows for calibrating based on real data, ensuring robust and accurate predictions. Furthermore, this thesis extends the methodology to multi-group (multi-patch) models, capturing the complexities of heterogeneous population dynamics. This includes factors such as mobility, super-spreader events, and accounting for partial information. By incorporating these elements, the model provides a more comprehensive understanding of epidemic spread across diverse and interconnected populations. To address the curse of dimensionality often encountered in high-dimensional filtering problems, a modified EKF based on a reduced-order EKF is introduced, leveraging a low-rank approximation of the covariance matrix. This reduced-order EKF allows for stable and efficient estimation of hidden states even with limited computational resources. Finally, the work explores parameter estimation within the partial information context, employing both likelihood-based inference and state augmentation techniques. Numerical experiments demonstrate the model's ability to accurately reproduce observed Covid-19 dynamics in Germany, highlighting its potential for informing public health strategies and managing future outbreaks. This work offers a robust and adaptable framework for understanding and predicting the spread of infectious diseases. N2 - Diese Dissertation präsentiert innovative stochastische Modellierungsansätze für den Verlauf von Epidemien, die den Herausforderungen begegnen, die durch nicht direkt beobachtbare Zustände und den schrittweisen Rückgang der Immunität entstehen – wie sie durch die Covid-19-Pandemie offenkundig wurden. Entwickelt wird ein erweitertes Kompartimentmodell, das kaskadenartige Zustände nutzt, um den graduellen Verlust der Immunität nach Impfung oder Genesung präzise abzubilden. Das Modell basiert auf einer inhomogenen kontinuierlichen Markov-Kette und wird durch einen Diffusionsprozess approximiert, was effiziente Berechnungen ermöglicht. Die resultierenden Dynamiken enthalten Nichtlinearitäten in Drift- und Diffusionskoeffizienten, wodurch die Schätzung nicht beobachtbarer Zustände besonders anspruchsvoll wird. Diese Komplexität unterstreicht die Notwendigkeit neuer Techniken, um das Verhalten des Systems bei unvollständiger Beobachtbarkeit adäquat erfassen und vorhersagen zu können. Ein neuer Ansatz mit kaskadenartigen Zuständen adressiert das Problem teilweise unbeobachtbarer Kompartimente, bei denen nur Zu- oder Abflüsse, nicht aber beide gleichzeitig messbar sind. Durch die Nutzung von Informationen aus beobachteten Übergängen wird die Modellgenauigkeit erheblich gesteigert. Zudem eröffnet dieser Ansatz den Einsatz von Methoden der Filtertheorie, insbesondere des erweiterten Kalman-Filters (EKF), um nicht beobachtbare Epidemiezustände (z.B. undokumentierte Infektionen) sowie zeitvariable Modellparameter zu schätzen. Damit wird eine Kalibrierung anhand realer Daten möglich, die robuste und verlässliche Vorhersagen erlaubt. Darüber hinaus wird die Methodik auf Mehrgruppen- (Multi-Patch-) Modelle ausgeweitet, um die Dynamik heterogener Populationen abzubilden. Faktoren wie Mobilität, Super-Spreader-Ereignisse und unvollständig beobachtbare Zustände werden integriert, sodass ein umfassenderes Verständnis der Ausbreitung in unterschiedlichen und vernetzten Bevölkerungsgruppen entsteht. Zur Bewältigung des Fluchs der Dimensionalität, wie er bei hochdimensionalen Filterproblemen auftritt, wird ein modifizierter EKF vorgestellt. Dieser basiert auf einem EKF reduzierter Ordnung, der eine Niedrigrang Approximation der Kovarianzmatrix nutzt. So gelingt eine robuste und effiziente Approximation verborgener Zustände auch unter limitierten Rechenressourcen. Schließlich widmet sich die Arbeit der Parameterschätzung unter unvollständiger Information. Hierbei werden Maximum-Likelihood-Methoden sowie zustandserweiterte Kalman-Filter eingesetzt. Numerische Experimente belegen, dass das Modell die beobachteten Covid-19-Dynamiken in Deutschland präzise erfasst und ein hohes Potenzial zur Unterstützung von Gesundheitsstrategien sowie beim Management künftiger Ausbrüche bietet. Insgesamt stellt die Dissertation robuste und flexible Modelle und Methoden bereit, die wesentlich zum Verständnis und zur Vorhersage der Ausbreitung von Infektionskrankheiten beitragen. KW - Compartmental model KW - Stochastic model KW - Partial information KW - Extended Kalman filter KW - Parameter estimation KW - Kompartimentmodell KW - Stochastisches Modell KW - Teilinformationen KW - Erweiterter Kalman Filter KW - Parameterschätzung KW - Stochastische optimale Kontrolle KW - Kompartimentmodell KW - Kalman-Filter KW - Partielle Information Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71976 ER - TY - THES A1 - Franck, Max T1 - Synthesis of hexagonal boron nitride on CMOS-compatible substrates via chemical vapor deposition T1 - Wachstum von hexagonalem Bornitrid auf CMOS-kompatiblen Substraten mittels chemischer Gasphasenabscheidung N2 - About 20 years ago, the discovery of an easy method to exfoliate single atomic layers of graphene opened the door for the investigation of 2D materials. They often exhibit superior electrical and mechanical properties compared to their 3D counterparts, and in addition, entirely new physical properties emerge at these ultra-low thickness scales, making 2D materials a highly interesting topic of materials research. A large variety of 2D materials with various electrical properties have since been discovered: graphene is a conductor with an extremely high charge carrier mobility, several transition metal dichalcogenides are direct bandgap semiconductors with the bandgap value being dependent on the chemical composition, and hexagonal boron nitride (hBN) is an insulator. This means that, in principle, all the building blocks for 2D microelectronic devices are available, which would mark the ultimate miniaturization. In practice, this vision is far from being realized, as large-scale fabrication methods for 2D materials and their heterostructures are still under development. Hexagonal boron nitride has a large range of applications, as it plays a central role in 2D microelectronics: not only are dielectrics a crucial part of microelectronic devices, but hBN is also necessary to shield other 2D materials from contact with the 3D environment, which causes deterioration of their intrinsic properties. Further potential applications are deep UV optoelectronics, thermal neutron detection, and single-photon emitters for quantum communication. While synthesis of single-crystalline hBN monolayers and high-quality multilayers has been demonstrated on a 2" wafer scale, it relies on catalytic transition metals, such as Cu, as the growth substrates. Obviously, one layer does not a device make, and thus transfer of the grown hBN films is usually employed to fabricate full devices. Unfortunately, this leaves behind metal contaminations at concentrations that are incompatible with the stringent purity requirements in CMOS manufacturing lines. In order to facilitate integration of 2D materials into established CMOS technology, which is deemed the most promising route for their large-scale adoption, synthesis of hBN on CMOS-compatible substrates, such as Si, Ge, and dielectrics, is desirable. At the beginning of my work, almost no literature on this topic was available, especially not for Ge and Si substrates. In this thesis, a growth process for hBN on Ge(001) via high-vacuum chemical vapor deposition is developed. The influence of various process parameters on the morphology, structure, and crystalline quality of the grown films is studied, and the growth process is optimized towards ultra-thin, smooth, and high-quality hBN. Additionally, the efficacy of standard characterization methods is evaluated and alternatives are explored. Furthermore, the optimized growth process is applied to Si(001) and graphene growth substrates, also yielding high-quality hBN films. N2 - Als vor etwa 20 Jahren eine einfache Methode entdeckt wurde, monoatomare Schichten Graphen aus Graphit zu isolieren, öffnete dies die Tür zur Untersuchung der Klasse der 2D-Materialien. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften dieser Materialien sind denen ihrer 3D-Entsprechungen oft überlegen, und zusätzlich ergeben sich durch die extrem geringe Schichtdicke völlig neue physikalische Eigenschaften, wodurch 2D-Materialien ein hochinteressantes Forschungsthema bilden. Es wurde bereits eine große Vielfalt an 2D-Materialien mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften entdeckt: Graphen ist leitfähig mit einer extrem hohen Ladungsträgerbeweglichkeit, diverse Übergangsmetalldichalkogenide sind direkte Halbleiter, und hexagonales Bornitrid (hBN) ist ein Isolator. Prinzipiell sind also alle Bausteine vorhanden, um eine 2D-Mikroelektronik zu verwirklichen, in der Praxis sind wir von dieser Vision aber noch weit entfernt, weil überhaupt erst Prozesse zur großskaligen Produktion von 2D-Materialien und entsprechender Heterostrukturen entwickelt werden müssen. Hexagonales Bornitrid hat ein breites Anwendungsfeld, da ihm eine zentrale Rolle in der 2D-Mikrolektronik zukommt: Dielektrika sind nicht nur essentieller Bestandteil mikroelektronischer Bauelemente, hBN wird außerdem benötigt, um andere 2D-Materialien von der dreidimensionalen Außenwelt abzuschirmen, da der direkte Kontakt mit selbiger ihre intrinsischen Eigenschaften verschlechtert. Erfolgreiches Wachstum monokristalliner hBN-Monolagen auf 2"-Wafern wurde zwar schon demonstriert, fußt aber auf der Verwendung von katalytischen Übergangsmetallen (z.B. Cu) als Substrat. Eine Schicht macht noch kein Bauelement, und entsprechend muss zur Herstellung eines vollständigen Bauelements die hBN-Schicht transferiert werden. Leider führt dies zu Metallkontaminationen, deren Konzentration nicht mit den strengen Reinheitsanforderungen von CMOS-Produktionslinien vereinbar ist. Da die Integration in bestehende CMOS-Technologie aber der beste Weg ist, eine wirtschaftliche Produktion von Bauelementen zu verwirklichen, die von den besonderen Eigenschaften der 2D-Materialien profitieren, werden hBN-Wachstumsprozesse auf CMOS-kompatiblen Substraten (z.B. Si, Ge, oder Dielektrika) benötigt. Gegenstand dieser Dissertation ist die Entwicklung eines Wachstumsprozesses für hBN auf Ge(001) mittels chemischer Gasphasenabscheidung. Der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Morphologie, Struktur und kristalline Qualität der gewachsenen Schichten wird untersucht, und der Prozess dahingehend optimiert, möglichst dünne, glatte, und hochkristalline hBN-Schichten zu erhalten. Außerdem wird die Anwendbarkeit von Standard-Charakterisierungsmethoden auf diese ultradünnen hBN Schichten sowie mögliche Alternativen evaluiert. Des Weiteren wird der optimierte Wachstumsprozess auf Si(001)- und Graphensubstrate übertragen, was in hBN-Schichten mit ähnlich hoher Qualität resultiert. KW - Chemical vapor deposition KW - Hexagonal boron nitride KW - 2D materials KW - Thin film deposition KW - Chemische Gasphasenabscheidung KW - Hexagonales Bornitrid KW - 2D-Materialien KW - Dünnschichtabscheidung KW - Zweidimensionales Material KW - Dünnschichttechnik KW - Bornitrid KW - Hexagonaler Kristall KW - CVD-Verfahren Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71925 ER - TY - THES A1 - Everth, Stefanie A1 - Kaßner, Astrid T1 - „Die Pflege entwickelt sich weiter“ : eine Forschungsarbeit zur Lehre in der Praxis T1 - “Nursing continues to be developed” : a research work on teaching in practice N2 - Die Masterarbeit untersucht das pflegewissenschaftliche und pflegedidaktische Anleitungshandeln sowie die habitualisierten Praktiken von Lehrenden in der Praxis in der pflegeberuflichen Ausbildung. Verglichen werden akademische und berufsbildende Lehrende in der Praxis aus den pflegerischen Settings: akutstationär, stationäre Langzeitpflege und ambulante Pflege. Ziel ist es, empirische Erkenntnisse über die Gestaltung der Praxislehre und über das Selbstverständnis zu gewinnen sowie Entwicklungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Mittels qualitativer Sozialforschung wurden 14 leitfadengestützte Expertinnen- und Experteninterviews mit Lehrenden in der Pflegepraxis nach der Grounded-Theory-Methodologie durchgeführt und ausgewertet. Die Datenanalyse erfolgte durch offenes, axiales und selektives Kodieren inklusive der Anwendung des mentalen Felds als Forschungstool. Die Ergebnisse zeigen, dass die habitualisierten Praktiken im Anleitungshandeln von Lehrenden in der Praxis kontrastierende pflegewissenschaftliche und pflegepädagogische Begründungsmuster aufweisen. Ihr Berufsverständnis, ihre Kompetenzbildung und Wissensbedarfe beeinflussen maßgeblich die Gestaltung der Praxislehre. Anhand von Fallrekonstruktionen werden unterschiedliche Anleitungsprofile herausgearbeitet. Die Forschungsarbeit begründet empirisch die Notwendigkeit einer stärkeren Professionalisierung der Lehrenden in der Pflegepraxis. Empfehlungen zur hochschulischen Qualifizierung unter Einbindung der berufsbildenden Lehrenden werden abgeleitet. N2 - The master's thesis examines the nursing-scientific and nursing-didactic instructional behaviour as well as the habitualised practices of teachers in practice in nursing training. It compares academic and vocational teachers in practice from the following nursing settings: acute-care, long-term-care and home-care. The aim is to gain empirical insights into the organisation of practical teaching and self-image, as well as to identify development opportunities. Using qualitative social research, 14 guideline-based expert interviews with teachers in nursing practice were conducted and analysed according to grounded theory methodology. The data was analysed using open, axial and selective coding, including the use of the mental field as a research tool. The results show that the habitualised practices in the instructional actions of teachers in nursing practice exhibit contrasting patterns of justification in terms of nursing science and nursing education. Their understanding of the profession, their competence formation and knowledge requirements have a decisive influence on the design of practical teaching. Different instruction profiles are worked out on the basis of case reconstructions. The research work empirically substantiates the need for greater professionalisation of teachers in nursing practice. Recommendations for higher education qualification with the involvement of vocational training teachers are derived. KW - Lehre in der Pflegepraxis KW - Habitualisierte Praktiken KW - Pflegeberufliche Ausbildung KW - Lehrendenprofessionalisierung KW - Anleitungshandeln KW - Teaching in nursing practice KW - Habitualised practices KW - Nursing education KW - Professionalisation of teachers KW - Instructional action KW - Pflegeberuf KW - Pflegepädagogik KW - Pflegewissenschaft KW - Professionalisierung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71762 ER - TY - THES A1 - Pomp, Caron T1 - Regional innovation systems and structural change in Lusatia T1 - Das regionale Innovationssystem und der Strukturwandel in der Lausitz N2 - The 2015 Paris Agreement called on developed countries to reduce greenhouse gas emissions to prevent the average global temperature from rising above 2°C. To achieve this goal, Germany decided to phase out lignite by 2038 at the latest. Recognising that the phase-out would lead to structural change in lignite mining regions, the government established the Coal Commission, which issued recommendations in its final report on how to manage this structural change. Lusatia, one of Germany's three lignite mining regions, will receive a total of €17.2 billion. This money will be used to fund research and innovation, secure the competitiveness of the regional economy and transform the regional energy system with new technologies and business models. However, the question is whether this unique amount of funding will be sufficient to stimulate regional economic development and green transformation in the rural and peripheral region. This dissertation aims to contribute to answering this question from the perspective of Regional Innovation Systems (RIS). The RIS framework helps to explain the uneven geographical distribution of innovation and serves as a basis for the design and implementation of place-based innovation policies, the promotion of regional innovation capacity and the development of new industrial paths. The work is based on three different studies that focus on certain aspects of the RIS framework. Chapter 2 is dedicated to the question if the strength of German RIS is related to the cooperation for innovation. The study finds that there is indeed a strong positive correlation between the two, which helps to understand why it is useful to foster cooperation and establish new research institutes to improve Lusatia's RIS in the long term. Chapter 3 analyses green path development in the lignite industry and the influence of the respective RIS in the German mining regions. While there was an observable shift towards renewables in the regions, the lignite industry was hardly connected to the three RIS. In addition, especially the lignite industry in Lusatia suffered from technological lock-in and only started to pursue a path renewal after the phase-out decision. The implication is that transforming industries should be supported, but their willingness to transform is likely to depend on changes in regulatory and market conditions at the national or even international level, rather than on RIS conditions. Chapter 4 focuses on the Smart Specialisation approach and analyses if Smart Specialisation in the field of energy is realistic in Lusatia. The study shows that the potential for such specialisation has not been sufficient in the past, but that critical masses can be achieved if the new research facilities and projects actually attract new companies and workers in the long term and if this remains the case after the initial funding has ended. N2 - Um das 2-Grad Ziel nach dem Paris Agreement zu erreichen, wurde in Deutschland beschlossen, die Braunkohleverstromung spätestens bis 2038 auslaufen zu lassen. Aufgrund dessen setzte die Bundesregierung die Kohlekommission ein, die Empfehlungen für die Bewältigung des Strukturwandels in den Braunkohleregionen gab. Die Lausitz wird zur Bewältigung des Strukturwandels insgesamt 17,2 Milliarden Euro erhalten. Diese Summe soll für Forschung und Innovation, die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit der regionalen Wirtschaft und die Transformation des regionalen Energiesystems verwendet werden. Es stellt sich jedoch die Frage, ob diese beträchtliche Summe ausreichen wird, um die regionale Wirtschaftsentwicklung und den ökologischen Wandel in der ländlichen und peripheren Region anzukurbeln. Diese Dissertation soll aus der Perspektive des Regional Innovation Systems (RIS) Framework einen Beitrag zur Beantwortung dieser Frage leisten. Das RIS-Framework ermöglicht es, die ungleiche geografische Verteilung von Innovationen zu erklären, und dient als Grundlage für die Konzeption und Umsetzung ortsbezogener Innovationspolitik, die Förderung regionaler Innovationskapazitäten und die Entwicklung neuer industrieller Wege. Die Arbeit basiert auf drei verschiedenen Studien, die sich auf bestimmte Aspekte des RIS-Frameworks konzentrieren. Kapitel 2 widmet sich der Frage, ob die Stärke der deutschen RIS mit der Intensität von Forschungskooperationen zusammenhängt. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass tatsächlich eine positive Korrelation zwischen beiden Faktoren besteht, daher ist es sinnvoll, Zusammenarbeit zu fördern und neue Forschungsinstitute zu gründen, um das RIS langfristig zu stärken. Kapitel 3 analysiert die „grüne“ Pfadentwicklung in der Braunkohleindustrie und den Einfluss der jeweiligen RIS in den deutschen Bergbauregionen. Während in den Regionen eine Verschiebung hin zu erneuerbaren Energien zu beobachten war, war die Braunkohleindustrie kaum in den drei RIS eingebettet. Darüber hinaus litt insbesondere die Braunkohleindustrie in der Lausitz unter einem technologischen Lock-in. Daraus folgt, dass transformierende Industrien unterstützt werden sollten, ihre Bereitschaft zur Transformation jedoch eher von Veränderungen der regulatorischen und marktwirtschaftlichen Rahmenbedingungen auf nationaler oder sogar internationaler Ebene abhängt als von den RIS-Bedingungen. Kapitel 4 konzentriert sich auf den Ansatz der intelligenten Spezialisierung (S2) und analysiert, ob eine S2 im Bereich Energietechnik in der Lausitz tatsächlich der Realität entspricht. Die Studie zeigt, auf dass das Potenzial für eine S2 in der Vergangenheit nicht ausreichend war, aktuell jedoch eine kritische Masse erreicht werden kann, wenn die neuen Forschungseinrichtungen und -projekte neue Unternehmen und Arbeitskräfte anziehen und Bemühungen zur kooperativen Forschung und Entwicklung auch nach Auslaufen der Anschubfinanzierung weiterverfolgt werden. KW - Regional innovation systems KW - Structural change KW - Lusatia KW - Regionale Innovationssysteme KW - Strukturwandel KW - Lausitz KW - Lausitz KW - Strukturwandel KW - Regionale Wirtschaftsentwicklung KW - Innovation Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71871 ER - TY - THES A1 - Wagner, Eduard T1 - Circular data value creation T1 - Zirkuläre Datenwertschöpfung N2 - One fundamental problem hindering the achievement of a circular economy is the limited utilisation of data and the persistence of information asymmetries between value chain stakeholders. Although large volumes of data exist across product life cycles, they are often unevenly distributed and lack transparency and collaboration. Digital technologies are increasingly promoted as enablers to bridge these gaps. The discourse and theoretical basis in this context centre on three interlinked elements that must be considered as an integrated system: data, stakeholders, and sustainability. Previous research has tended to analyse these elements separately, while this thesis argues that they need to be studied together to understand under which conditions data can create value for circularity. This provides the rationale for introducing and exploring the concept of circular data value creation (CDVC), a framework that synthesizes these core elements to provide a holistic understanding of how data can generate value within the circular economy. Within this framework, the Digital Product Passport (DPP) is conceptualized as a tool that interlinks these components, supporting a system-of-systems approach. The research unfolds through three studies, each addressing different aspects of the CDVC framework. The first study (article 1) focuses on the role of data as the starting point of potential value retention and creation for circularity. It presents an explorative analysis of a large-scale repair dataset to highlight challenges in data structuring and potential applications for enhancing circularity. This study reveals that stakeholder-generated data, such as repair records, is often underutilized, burdened by non-standardized coding, missing contextualization, and limited sample sizes. The findings underscore the necessity for robust cleaning techniques, harmonization across data formats, and incentives to encourage data sharing. Moving beyond the operational level, the second study (article 2) addresses stakeholder dynamics necessary for effective data utilization. It investigates information asymmetries along product lifecycles, assessing the role of DPPs in mitigating these barriers. The study identifies information barriers rooted in economic, social, and technological constraints and discusses how DPPs could address these. However, while DPPs and other digital tools aim to reduce information barriers, they also introduce environmental costs that must be assessed (article 3). A meta-analysis of life cycle assessments (LCAs) of digital infrastructures, such as those used in DPPs, evaluates whether the sustainability benefits, such as improved repair and reuse, outweigh the carbon footprint of digital systems. The findings show that DPPs can contribute to sustainability, but their impact depends on the extent to which they are adopted and effectively used across the value chain. Integrating theoretical insights with empirical evidence, this thesis offers an understanding of how data, enabled by digital tools, can support circular economy practices. It combines conceptual understanding and practical application. The CDVC framework lays the groundwork for future work, such as the quantification of higher-order sustainability impacts of data-sharing tools or understanding how digital interfaces influence engagement with repair, reuse, and recycling. N2 - Ein zentrales Hindernis für die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft ist die begrenzte Nutzbarkeit verfügbarer Daten sowie das Fortbestehen von Informationsasymmetrien zwischen Akteuren entlang der Wertschöpfungskette. Obwohl über den Produktlebenszyklus hinweg große Datenmengen existieren, sind diese häufig ungleich verteilt, wenig transparent und kaum koordiniert. Digitale Technologien werden zunehmend als zentrale Hebel zur Überwindung dieser Defizite diskutiert. Die theoretische Grundlage dieser Arbeit beruht auf drei eng verknüpften Elementen: Daten, Akteure und Nachhaltigkeit. Während frühere Forschungsarbeiten diese Dimensionen meist getrennt betrachten, wird hier argumentiert, dass ihre Integration entscheidend ist, um zu verstehen, unter welchen Bedingungen Daten zirkulären Nutzen stiften können. Vor diesem Hintergrund wird das Konzept der „Circular Data Value Creation“ (CDVC) entwickelt, ein Rahmenmodell, das diese Kernelemente systemisch verknüpft. Der Digitale Produktpass (DPP) wird dabei als digitales Werkzeug verstanden, das Schnittstellen zwischen diesen Elementen strukturiert und Datenflüsse gezielt unterstützt. Die Forschung basiert auf drei Studien, die unterschiedliche Aspekte des CDVC-Rahmens beleuchten. Die erste Studie (Artikel 1) untersucht die Rolle von Daten als Ausgangspunkt zirkulärer Wertschöpfung. Anhand einer explorativen Analyse eines umfangreichen Reparaturdatensatzes werden Herausforderungen der Datenstrukturierung sowie Potenziale für Kreislaufstrategien aufgezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass Stakeholder-Daten wie Reparaturprotokolle häufig ungenutzt bleiben, bedingt durch uneinheitliche Kodierung, fehlende Kontextualisierung und unvollständige Erfassung. Es bedarf technischer Aufbereitung, Harmonisierung und Anreizen für die Weitergabe solcher Daten. Die zweite Studie (Artikel 2) analysiert die Interaktion zwischen Akteuren und untersucht Informationsasymmetrien entlang des Produktlebenszyklus. Sie prüft, inwiefern digitale Werkzeuge wie der DPP zur Überwindung dieser Barrieren beitragen können. Identifiziert werden Informationshürden, die das Erreichen zirkulärer Ziele behindern und deren mögliche Adressierung durch den DPP. Die dritte Studie (Artikel 3) stellt schließlich die Frage, ob digitale Lösungen zur Förderung der Zirkularität ökologische Zusatzbelastungen verursachen. Eine Meta-Analyse von Ökobilanzen digitaler Infrastrukturen (z. B. DPP-Systeme) bewertet, ob deren Umweltnutzen, etwa durch verlängerte Produktnutzung, die zusätzlichen Emissionen rechtfertigt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Beitrag zur Nachhaltigkeit stark von der tatsächlichen Nutzung durch Akteure entlang der Wertschöpfungskette abhängt. Diese Dissertation verbindet theoretische Konzepte mit empirischer Evidenz und liefert ein vertieftes Verständnis darüber, wie datenbasierte Instrumente die zirkuläre Transformation fördern können. Das CDVC-Rahmenwerk bietet eine konzeptionelle Grundlage für künftige Forschung zu datenbasierten Ansätzen im Kontext der Kreislaufwirtschaft. KW - Circular economy KW - Digitalisation KW - Circular data KW - Digital product passport KW - Sustainability KW - Kreislaufwirtschaft KW - Zirkuläre Daten KW - Digitaler Produktpass KW - Digitalisierung KW - Nachhaltigkeit KW - Produktlebenszyklus KW - Kreislaufwirtschaft KW - Digitalisierung KW - Datenaustausch KW - Nachhaltigkeit Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71846 ER - TY - THES A1 - Martens, Christian T1 - A study of the charge and spin order dynamics for cuprate superconductors : a Gutzwiller analysis for the single-band Hubbard model T1 - Eine Untersuchung der Ladungs- und Spinordnungsdynamik bei Kupferoxid-Supraleitern : eine Gutzwiller-Analyse für das Einband-Hubbard-Modell N2 - In recent years, the role of charge density waves (CDW) in the study of high-temperature superconductors, such as cuprates and nickelates, has gained importance, so that CDW can provide potential insights into the mechanism of high-temperature superconductivity. Cuprates and nickelates are transition metals and have their valence electrons in the d-orbitals, which makes them belong to the family of correlated materials. In the past, a variety of experimental techniques, such as X-ray scattering and neutron scattering, have been performed to better understand such materials and the electronic properties of CDWs and spin-density waves (SDWs), which are thought to be connected to high-temperature superconductivity. However, the exact nature of CDW, SDW is not yet fully understood. Often correlated materials are described with the so-called multi-band Hubbard model, which takes into account the Coulomb interactions in d- or f-orbitals with a local parameter U. In the structure of the cuprate high-temperature superconductor LCO, the low-energy electron structure of the CuO2 planes is of interest, as this is where CDW, SDW and 2D high-temperature superconductivity take place. For this reason, the 3-band Hubbard model is often used, which takes into account the interaction of the Cu and O orbitals. Here we describe the time-dependent Gutzwiller approximation (TDGA) for the single-band Hubbard model. The description of a single-band construct for the Hubbard model was discussed in the work of Zhang and Rice, where they assume a hybridisation of the copper atom with the neighbouring oxygen atoms inside the unit cell forming a singlet state. While the Gutzwiller approximation can be solved analytically in one dimension using the Bethe ansatz, for real systems one has to resort either to the exact diagonalisation of small clusters or to approximation methods. We analyse the non-equilibrium dynamics of the electron structure in comparison to the optical conductivity in the linear response and non-equilibrium case. The starting point is the half-filled antiferromagnetic (AF) state, which is forms in LCO at weak hole doping p and allows the description of the stripe state by introducing hole doping near zero temperature. The focus here is on the site-centered and bond-centered stripe states characterized by a domain wall, which possesses an accumulation of hole doping and inverts the spin order. The results of the TDGA are compared with those of the time-dependent Hartree-Fock approximation (TDHF) and, in the case of the stripe states, also with the time-dependent Landau theory (TDL). N2 - In den letzten Jahren hat die Rolle von Ladungsdichtewellen (CDW) in der Untersuchung von Hochtemperatursupraleitern, wie Kupraten und Nickelaten, an Bedeutung gewonnen, so dass CDW potenzielle Einblicke in den Mechanismus der Hochtemperatursupraleitung bieten können. Kuprate und Nickelate sind Übergangsmetalle und haben ihre Valenzelektronen in den d-Orbitalen ausgeprägt, was diese zur Familie der korrelierten Materialien gehören lässt. In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl an experimentellen Techniken, wie Röntgenstreuung und Neutronenstreuung, durchgeführt, um solche Materialien sowie die elektronischen Eigenschaften der CDW und Spin-Dichtewellen (SDW) besser zu verstehen. Es wird vermutet, dass CDW und SDW mit der Hochtemperatursupraleitung in Verbindung stehen. Dennoch ist die genaue Natur von CDW, SDW noch nicht vollständig verstanden. Hier beschreiben wir die zeitabhängige Gutzwiller-Approximation (TDGA) für das Einband-Hubbard-Modell. Die Beschreibung eines Einbandkonstrukts für das Hubbard-Modell wurde in der Arbeit von Zhang und Rice beschrieben, wo sie eine Hybridisierung des Kupferatoms mit den benachbarten Sauerstoffatomen innerhalb der Einheitszelle unter Bildung eines Singlet-Zustands annehmen. Während die Gutzwiller-Approximation in einer Dimension analytisch mit dem Bethe-Ansatz gelöst werden kann, muss man für reale Systeme entweder auf die exakte Diagonalisierung kleiner Cluster oder auf Approxi-mationsmethoden zurückgreifen. Wir analysieren die Nicht-Gleichgewichtsdynamik der Elektronenstruktur im Vergleich zur optischen Leitfähigkeit im Linear-Response und starken Ungleichgewichtsfall. Der Ausgangspunkt ist der halbgefüllte antiferromagnetische Zustand, welcher in LCO bei schwachen Lochdotierungen vorliegt, und die Beschreibung des Stripe-Zustands durch die Einführung von Loch-Dotierung ermöglicht. Der Fokus liegt hier auf den Site-centered oder Bond-centered Stripe-Zuständen mit einer charakterisierenden Domänenwand, welche eine Ansammlung an Loch-Dotierungen besitzt und die Spinordnung invertiert. Die Ergebnisse der TDGA werden hier mit denen der zeitabhängigen Hartree-Fock-Näherung (TDHF) und im Falle der Stripe-Zustände auch mit der zeitabhängigen Landau-Theorie (TDL) verglichen. KW - Charge stripes KW - Spin stripes KW - Time-dependent Gutzwiller approximation KW - Single-band Hubbard model KW - Zeitabhängige Gutzwiller-Approximation KW - Ladungs-Stripes KW - Spin-Stripes KW - Einband-Hubbard-Modell KW - Hochtemperatursupraleitung KW - Cuprate KW - Ladungsdichtewelle KW - Spindichtewelle KW - Elektronenstruktur Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71945 ER - TY - THES A1 - Roy, Ashley Comma T1 - Economic analysis of invasive alien species management : a case study of 𝘏𝘢𝘭𝘺𝘰𝘮𝘰𝘳𝘱𝘩𝘢 𝘩𝘢𝘭𝘺𝘴 in Germany T1 - Ökonomische Analyse des Managements invasiver gebietsfremder Arten : eine Fallstudie zu 𝘏𝘢𝘭𝘺𝘰𝘮𝘰𝘳𝘱𝘩𝘢 𝘩𝘢𝘭𝘺𝘴 in Deutschland N2 - Invasive alien species (IAS) are major drivers of biodiversity loss and impose rising economic costs. Global trade and climate change facilitate their spread and establishment, threatening agriculture, forestry, and fisheries. Despite recognition of these risks, economic consequences are often underestimated, delaying effective responses. IAS management requires balancing ecological, economic, and social considerations. This study addresses two objectives: (1) to quantify the economic costs of invasive alien species under current and projected climate scenarios, and (2) to evaluate public preferences for IAS management, focusing on the trade-offs between chemical and biological control strategies through a case study of the brown marmorated stink bug (Halyomorpha halys) invasion in German apple orchards. To address the first objective, the study combined a logistic spread model based on climate suitability projections for 2022–2050 with an economic model to estimate invasion costs under four management scenarios: no control, chemical control, biological control, and integrated pest management (IPM). Results show that even early infestations can cause significant economic losses if unmanaged. By 2050, as more areas become suitable for pest establishment, invasion costs rise sharply, demonstrating that delayed intervention greatly increases both damages and resources needed to control the invasion. For the second objective, a discrete choice experiment was employed to understand the public preference for managing IAS using no control, chemical control, and biological control. Respondents strongly favored biological control, even with risks of invasiveness, and rejected no control as an option. Willingness to pay reached €2.32/kg for biological control, while chemical control received moderate support, mainly due to production concerns. Socio-demographic factors such as age, gender, education, income, political orientation, ecological involvement, and risk-taking shaped preferences. Political orientation proved significant: conservative and liberal respondents leaned toward chemical control, while ecologically oriented individuals preferred no intervention. Information framing also mattered: generalized descriptions increased support for biological control, while quantitative details revealed greater heterogeneity. These findings highlight the urgency of early IAS intervention and the need to integrate public preferences into policy. The study provides evidence for developing effective strategies to manage Halyomorpha halys and outlines avenues for future research. N2 - Invasive gebietsfremde Arten (IAS) sind zentrale Treiber des Biodiversitätsverlusts und verursachen wachsende ökonomische Kosten. Globaler Handel und Klimawandel fördern ihre Ausbreitung und Etablierung und bedrohen Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei. Obwohl diese Risiken erkannt sind, werden die ökonomischen Folgen häufig unterschätzt, was wirksame Reaktionen verzögert. Das Management von IAS erfordert die Abwägung ökologischer, ökonomischer und sozialer Aspekte. Diese Studie verfolgt zwei Ziele: (1) die Quantifizierung der ökonomischen Kosten invasiver Arten unter aktuellen und projizierten Klimaszenarien und (2) die Bewertung öffentlicher Präferenzen für deren Management, mit Fokus auf die Zielkonflikte zwischen chemischen und biologischen Kontrollstrategien anhand einer Fallstudie zur Marmorierten Baumwanze (Halyomorpha halys) in deutschen Apfelanlagen. Für das erste Ziel wurde ein logistisches Ausbreitungsmodell, basierend auf Klimatauglichkeitsprojektionen 2022–2050, mit einem ökonomischen Modell kombiniert, um die Invasionskosten unter vier Szenarien zu schätzen: keine Kontrolle, chemische Kontrolle, biologische Kontrolle und integrierter Pflanzenschutz (IPM). Die Ergebnisse zeigen, dass schon frühe Befälle erhebliche Verluste verursachen können, wenn sie unbehandelt bleiben. Bis 2050 steigen die Kosten stark an, da mehr Gebiete für eine Etablierung geeignet werden. Dies verdeutlicht, dass verzögertes Handeln sowohl Schäden als auch Ressourceneinsatz erheblich erhöht. Für das zweite Ziel wurde ein Discrete-Choice-Experiment durchgeführt, um die Präferenzen der Verbraucher für keine Kontrolle, chemische Kontrolle und biologische Kontrolle zu ermitteln. Die Befragten bevorzugten deutlich die biologische Kontrolle, selbst bei Risiken der Invasivität, und lehnten keine Kontrolle ab. Die Zahlungsbereitschaft erreichte 2,32 €/kg für biologische Kontrolle, während die chemische Kontrolle nur moderate Unterstützung fand, vor allem aus Produktionsgründen. Soziodemografische Faktoren wie Alter, Geschlecht, Bildung, Einkommen, politische Orientierung, ökologisches Engagement und Risikobereitschaft beeinflussten die Präferenzen. Politische Orientierung erwies sich als bedeutsam: Konservative und Liberale tendierten eher zur chemischen Kontrolle, während ökologisch orientierte Personen eine Nichtintervention bevorzugten. Auch die Informationsgestaltung war ausschlaggebend: Allgemeine Beschreibungen erhöhten die Unterstützung für biologische Kontrolle, während quantitative Angaben größere Heterogenität offenbarten. Diese Ergebnisse unterstreichen die Dringlichkeit einer frühen Intervention, und die Notwendigkeit, öffentliche Präferenzen in politische Entscheidungsprozesse einzubeziehen. Die Studie liefert Evidenz für wirksame Strategien zum Management von Halyomorpha halys und skizziert Ansatzpunkte für zukünftige Forschung. KW - Invasion cost KW - Discrete choice experiment KW - Halyomorpha halys KW - German apple orchards KW - Invasive alien species KW - Invasionskosten KW - Discrete-Choice-Experiment KW - Deutsche Apfelplantagen KW - Invasive Arte KW - Deutschland KW - Obstanlage KW - Invasive Art KW - Baumwanzen KW - Kosten KW - Kontrolle KW - Diskrete Entscheidung Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71703 ER - TY - THES A1 - Hagen, Veselko T1 - Cybercrime als hybrides Gesamtphänomen : Einzelphänomene zwischen digital geprägten Deliktsformen, analoger Strafverfolgung und normativer Einordnung T1 - Cybercrime as a hybrid overall phenomenon : individual phenomena between digitally influenced forms of crime, analogue prosecution, and normative classification N2 - Diese Dissertation untersucht das Phänomen Cybercrime in seiner hybriden Ausprägung zwischen analog geprägten Tatstrukturen und dem Einsatz digitaler Tatmittel. Ziel ist es dabei, ein strukturorientiertes Verständnis zu entwickeln, das die wachsende Komplexität digital geformter Kriminalität im institutionellen Rahmen der Strafverfolgung abbildet. Im Zentrum steht die Frage, wie staatsanwaltschaftliche Ermittlungs- und Organisationsprozesse am Beispiel der Schwerpunktstaatsanwaltschaft Cottbus strukturell, epistemisch und operativ auf diese Herausforderungen reagieren können. Die Methodik kombiniert qualitative Interviews mit Vertreter:innen einer Strafverfolgungsbehörde sowie internationaler Organisationen mit einer strukturierten Dokumentenanalyse und einer Sekundärdatenauswertung der Staatsanwaltschaftsstatistik des Landes Brandenburg. Daraus wurde das OET-Cybercrime-Modell entwickelt, das digitale Delikte entlang ontologischer, epistemologischer und institutioneller Dimensionen systematisiert. Die Analyse zeigt deutliche Spannungen zwischen normativer Anspruchslage und tatsächlicher Verfahrenspraxis. Fehlende Klassifizierungen digitaler Fallstrukturen, informelle Wissensspeicherung sowie nicht abgestimmte Ressourcenzuweisungen erschweren eine zielgerichtete und rechtsstaatlich belastbare Verfolgung hybrider Delikte. Übergabeverluste sowie unklare Zuständigkeiten gefährden die Beweissicherung und führen zu Effizienzverlusten im Ermittlungsprozess. Zur Behebung dieser Defizite schlägt die Arbeit vier zentrale Maßnahmen vor: (1) ein gestuftes Hybriditätsscreening zur ersten Fallbewertung, (2) ein KI-gestütztes Feedbacksystem zur Qualitätssicherung, (3) eine virtuelle Trainingsumgebung in Form eines digitalen Zwillings sowie (4) die Integration internationaler Fortbildungsformate, wie etwa des EEBC-Kurses unter Leitung von Interpol. Letzterer sollte in enger Kooperation mit der BTU in eine strukturierte Fortbildungsarchitektur eingebunden werden. Die Dissertation versteht Cybercrime nicht nur als technisches Deliktfeld, sondern als Ausdruck eines tiefergreifenden Wandels staatlicher Ordnung im Cyberraum. Sie entwickelt ein Modell institutionellen Lernens, das juristische, technische und organisatorische Perspektiven zu einer widerstandsfähigen Struktur digitaler Strafverfolgung verbindet. N2 - This dissertation examines the phenomenon of cybercrime in its hybrid manifestation, situated between traditionally analogue crime structures and the use of digital tools in criminal acts. The aim is to develop a structure-oriented understanding that captures the growing complexity of digitally shaped criminality within the institutional framework of law enforcement. The central research question explores how prosecutorial investigation and organizational processes – exemplified by the Specialised Public Prosecutor’s Office in Cottbus – can respond structurally, epistemically, and operationally to these evolving challenges. The methodology combines qualitative interviews with representatives of a law enforcement authority and international organizations, a structured document analysis, and secondary data analysis of the prosecution statistics from the federal state of Brandenburg. Based on these, the OET-Cybercrime Model was developed, which systematizes digital offences along ontological, epistemological, and institutional dimensions. The analysis reveals significant tensions between normative expectations and actual procedural practices. The absence of classification systems for digital case structures, informal knowledge retention, and uncoordinated resource allocation hinder effective and constitutionally sound prosecution of hybrid offences. Breakdowns in case transitions and unclear responsibilities jeopardize the preservation of evidence and lead to efficiency losses in the investigative process. To address these shortcomings, the dissertation proposes four key measures: (1) a tiered hybrid screening mechanism for initial case assessment, (2) an AI-supported feedback system for quality assurance, (3) a virtual training environment in the form of a digital twin, and (4) the integration of international training formats such as the EEBC course under the direction of Interpol. The latter should be embedded into a structured training framework in close cooperation with BTU. This dissertation understands cybercrime not merely as a technical category of crime, but as a reflection of a deeper transformation of state order in the cyberspace. It pro-poses a model of institutional learning that integrates legal, technical, and organizational perspectives into a resilient framework for digital criminal prosecution. KW - Cybercrime KW - Strafverfolgung KW - Spezialisierung KW - Prosecution KW - Specialization KW - Computerkriminalität KW - Strafverfolgung Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71893 ER - TY - RPRT A1 - Winkler, Herwig A1 - Hayat, Mubashir A1 - Rüster, Moritz T1 - KI-basierte Instandhaltungsplanung und –steuerung im öffentlichen Verkehr : Status quo und konzeptionelle Überlegungen T1 - AI-based maintenance planning and control of public transport : status quo and conceptual considerations N2 - Durch eine sorgfältige Instandhaltung von Zügen, Bussen und Flugzeugen lässt sich die Verfügbarkeit, Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit dieser Verkehrsmittel maßgeblich sichern. Bislang wurden die dafür relevanten planungsintensiven Prozesse in Zugwerkstätten mit herkömmlichen statischen Planungssystemen durchgeführt. Diese Systeme bilden zwar eine Grundlage für die Organisation der Instandhaltungsarbeiten, sind jedoch nicht in der Lage, optimierte Instandhaltungsprogramme zu erstellen. Infolgedessen treten während der tatsächlichen Durchführung der Instandhaltungsmaßnahmen häufig ungeplante Zusatzaufgaben auf, die den Arbeitsablauf in den Instandhaltungswerkstätten stören und sowohl die wirtschaftliche als auch die betriebliche Effizienz beeinträchtigen. Es hat sich gezeigt, dass solche Störungen häufig zu erhöhten Instandhaltungskosten, längeren Durchlaufzeiten und einer verminderten Anlageneffizienz führen. Daher besteht ein wachsender Bedarf, bei der Instandhaltungsplanung und -steuerung im öffentlichen Verkehrssektor von statischen zu dynamischeren, datengesteuerten Ansätzen überzugehen. Künstliche Intelligenz (KI) bietet in dieser Hinsicht ein erhebliches Potenzial, da sie die Entwicklung von Vorhersagefähigkeiten, dynamischer Planung und intelligenter Ressourcenzuweisung erleichtert. Zu diesem Zweck werden in dieser Studie bestehende Forschungsarbeiten zu KI Ansätzen für die Wartungsplanung und -steuerung in diesen Bereichen des öffentlichen Verkehrs systematisch untersucht und bewertet. Anhand einer deskriptiven Analyse werden neue Forschungstrends vorgestellt, während eine detaillierte Inhaltsanalyse die Ergebnisse der relevantesten Artikel in diesem Bereich zusammenfasst. Die Analyseergebnisse zeigen, dass sich die meisten Forschungsarbeiten isoliert auf bestimmte Aspekte wie die Vorhersage der verbleibenden Nutzungsdauer und die Fehlerdiagnose konzentrieren. In der Praxis umfasst die Wartungsplanung und -steuerung jedoch eine komplexe Koordination vieler Aktivitäten (z B Inspektion, Ressourcenzuweisung und Personal und Aufgabenplanung usw.). Daher sind die Autoren der Ansicht, dass noch holistischere Lösungen erforderlich sind, die Instandhaltungsaktivitäten und Werkstattbeschränkungen integrieren und über Einzelkomponentenvorhersagen hinaus zu einer Optimierung der Instandhaltung auf Systemebene führen, die in realen Instandhaltungsbetrieben validiert werden kann. Darüber hinaus wird in diesem Studienbericht ein konzeptioneller Rahmen vorgestellt der die Planung und Steuerung von Instandhaltungsaufträgen in Instandhaltungswerkstätten des öffentlichen Nahverkehrs verbessern soll. Der vorgeschlagene Rahmen dient als Grundmodell für den Einsatz von KI Technologien zur Reduzierung von Ineffizienzen, zur Verbesserung der Terminplanung und letztlich zur Unterstützung einer zeitnahen und kosteneffizienten Instandhaltungsplanung und -steuerung für Züge. N2 - Maintenance of public transport assets e.g., trains, buses, and airplanes has a major impact on their availability, safety and cost-effectiveness. To date, planning-intensive processes in train maintenance workshops have been carried out with traditional static planning systems. While these systems have provided a foundation for organizing maintenance work, they are unable to generate optimized maintenance programs. As a result, unplanned additional tasks frequently arise during the actual execution of the maintenance operations, thereby disrupting workflows in maintenance workshops and reducing both economic and operational efficiency. It has been demonstrated that such disruptions often lead to increased maintenance costs, longer lead times, and reduced plant efficiency. Therefore, there is a growing need to shift from static to more dynamic, data-driven approaches for maintenance planning and control in public transport sectors. Artificial Intelligence (AI) offers significant potential in this regard, as it facilitates the development of predictive capabilities, dynamic scheduling, and intelligent resource allocation. To this aim, this study therefore systematically reviews and examines existing research on AI approaches for maintenance planning and control across these public transport sectors. Descriptive analysis is performed to present emerging research trends, while detailed content analysis synthesizes the findings of the most relevant articles in the domain. The analysis results show that most of the research focuses on the specific aspects such as predicting the remaining useful life and faults diagnoses, etc., in isolation. However, in practice, maintenance planning and control involves a complex coordination of many activities (e.g., inspection, resource allocation, and workforce & tasks scheduling, etc.). Therefore, the authors believe that there is still need for more holistic solutions that can integrate maintenance activities and shopfloor constraints, moving beyond single-component predictions to system-level maintenance optimization that could be validated in real maintenance facilities. Furthermore, this study report presents conceptual framework designed to enhance maintenance order planning and control in public transport maintenance workshops. The proposed framework serves as a foundational model for utilizing the AI technologies to reduce inefficiencies, improve scheduling, and ultimately support timely and cost-effective maintenance planning and control strategies for trains. T3 - Studienreports des Lehrstuhls für Produktionswirtschaft - 11 KW - Instandhaltungsplanung KW - KI KW - Instandhaltungssteuerung KW - Maintenance planning KW - AI KW - Maintenance control KW - Public transportation KW - Öffentliche Verkehrsmittel KW - Öffentlicher Verkehr KW - Instandhaltungsplanung KW - Künstliche Intelligenz Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71612 ER - TY - BOOK ED - Skedzuhn-Safir, Alexandra T1 - Scents of Place : the significance of odours in the experience of heritage T1 - Scents of Place : die Bedeutung von Gerüchen für das Erleben von Kulturerbe N2 - Odours play an essential role in our everyday lives. The sense of smell is vital for self-preservation, particularly in detecting potential threats. In the discourse of cultural heritage, the significance of odours is a research topic that is increasingly coming into focus. Odours determine the character of people, spaces, and places, but due to their ephemeral nature, they are more elusive and transitory than any cues or information resulting from vision or touch. Therefore, particular assessment methods, such as so-called smellscapes, will be required to analyse and assess them. Even if the cultural significance of odours is subjective and culturally determined and cannot be inherently charged with significance, their meaning is connected to individual or collective memory and identity. The meaning of odours is explored in places that vary in scale, from private homes to schools, subway stations, and urban quarters, and that can be found in different cities in and outside of Europe. N2 - Gerüche spielen in unserem täglichen Leben eine wichtige Rolle. Der Geruchssinn ist lebenswichtig für die Selbsterhaltung, insbesondere für das Erkennen potenzieller Bedrohungen. Im Diskurs des kulturellen Erbes ist die Bedeutung von Gerüchen ein Forschungsthema, das zunehmend in den Fokus rückt. Gerüche bestimmen den Charakter von Menschen, Räumen und Orten, sind aber aufgrund ihres flüchtigen Charakters schwer fassbar und flüchtiger als alle Hinweise oder Informationen, die sich aus dem Sehen oder Tasten ergeben. Daher sind besondere Bewertungsmethoden wie die sogenannten Geruchslandschaften erforderlich, um sie zu analysieren und zu bewerten. Auch wenn die kulturelle Bedeutung von Gerüchen subjektiv und kulturell bedingt ist und ihnen keine inhärente Bedeutung beigemessen werden kann, ist ihre Bedeutung mit dem individuellen oder kollektiven Gedächtnis und der Identität verbunden. Die Bedeutung von Gerüchen wird an unterschiedlich großen Orten erforscht, die von Privathäusern über Schulen und U-Bahn-Stationen bis hin zu Stadtvierteln reichen und in verschiedenen Städten innerhalb und außerhalb Europas zu finden sind. KW - Cultural heritage KW - Smellscape KW - Odours KW - Identity KW - Cultural significance KW - Kulturelles Erbe KW - Geruchslandschaft KW - Gerüche KW - Identität KW - Kulturelle Bedeutung KW - Kulturerbe KW - Bedeutung KW - Geruchswahrnehmung KW - Bewertungssystem KW - Identität KW - Erleben Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-68154 SN - 978-3-940471-79-6 ER - TY - THES A1 - Dieterle, Ann-Kathrin T1 - The role of inter-organizational cooperation for resilience : an analysis of organizational processes, strategies, practices, and sources T1 - Die Rolle der organisationsübergreifenden Zusammenarbeit für die Resilienz : eine Analyse von organisationalen Prozessen, Strategien, Praktiken und Quellen N2 - This dissertation examines the influences of inter-organizational cooperation on resilience and its implementation. Recent events like the COVID-19 pandemic and the Russia-Ukraine war have underscored the importance of organizational resilience. Yet there is still a need in organizational resilience research for multifaceted and empirical studies on the relationships between the resilience process, resilience capabilities and resources, other related sources of resilience, and the various resilience outcomes. In particular, research on the proactive phase of the resilience process – also known as strategic resilience – is still in its early stages. Inter-organizational cooperation, which spans multiple levels of analysis, offers a promising approach to filling these gaps, even though its role for resilience remains underexplored. Furthermore, from a practical perspective, it is known that firms form alliances in times of crisis as well as innovation-related partnerships during renewal processes. To address these issues and to provide a holistic and interdisciplinary approach for explaining the building and implementation of resilience, this thesis employed both theoretical and practical methods within its research design. It begins with a narrative literature review that conceptualizes inter-organizational resilience as outlined in the first publication, drawing on interdisciplinary scientific scholars. This is followed by a desk research method in the second publication, to deepen the understanding and practical relevance of aforementioned conceptualizations. Furthermore, this thesis examined the subject through case studies, including 22 in-depth narrative interviews and various secondary data sources, with two different foci in the third and fourth publications. The findings contribute to resilience research by developing a conceptual multi-level resilience framework that illustrates the dynamics of inter-organizational cooperation across the phases of anticipation, coping, and adaptation, highlighting the importance of capabilities and resources as key resilience sources. Second, it identifies interorganizational cooperation as a crucial strategy during crises, highlighting specific outcome trajectories. Third, it links proactive resilience to a holistic innovation strategy mix, showing how inter-organizational diversity, intra-organizational participation, and integrative learning processes contribute to building proactive resilience resources and capabilities. Fourth, the thesis demonstrates how cooperation projects between established firms and start-ups are implemented as practical measures to enhance proactive resilience, emphasizing the critical role of relationship quality. Collectively, these contributions provided insights into how inter-organizational cooperation strengthens resilience processes, capabilities, and resources, offering strategies and practices for achieving resilience outcomes. N2 - Diese Dissertation untersucht den Einfluss der Zusammenarbeit zwischen Organisationen auf die Resilienz und deren Umsetzung. Ereignisse wie die COVID-19 Pandemie und der russisch-ukrainische Krieg haben die Bedeutung von organisationaler Resilienz unterstrichen. Gleichzeitig besteht in der organisationalen Resilienzforschung noch Bedarf an vielschichtigen Untersuchungen und empirischen Studien zu den Beziehungen zwischen Resilienzprozess, -fähigkeiten und -ressourcen, anderen verwandten -quellen und verschiedenen -auswirkungen. Insbesondere die Forschung zur proaktiven Phase des Resilienzprozesses befindet sich in einem frühen Stadium. Ein relevanter Ansatz zur Schließung dieser Lücke ist die organisationsübergreifende Zusammenarbeit auf mehreren Analyseebenen, da deren Rolle für Resilienz noch wenig erforscht ist. Aus der Praxis ist zudem bekannt, dass Unternehmen in Krisenzeiten Innovationskooperationen für Erneuerungsprozesse eingehen. Um diese Aspekte zu beleuchten und einen ganzheitlichen und interdisziplinären Ansatz zur Erklärung des Aufbaus und der Umsetzung von Resilienz zu bieten, wurden in dieser Arbeit theoretische wie praktische Methoden angewandt. Die Arbeit beginnt mit einer narrativen Literaturrecherche, die das Konzept der organisationsübergreifenden Resilienz auf der Grundlage interdisziplinärer wissenschaftlicher Erkenntnisse in der ersten Publikation entwickelt. Darauf folgt in der zweiten Studie eine Desk-Research-Methodik, um Verständnis und Praxisrelevanz der Ergebnisse zu vertiefen. Zudem wird das Forschungsthema anhand von Fallstudien mit 22 narrativen Interviews und verschiedenen Sekundärdatenquellen mit zwei unterschiedlichen Schwerpunkten in der dritten und vierten Publikation untersucht. Die Ergebnisse leisten einen Beitrag zur Resilienzforschung, indem sie einen konzeptionellen Mehrebenenrahmen für Resilienz entwickeln, der die Dynamik der Zusammenarbeit zwischen Organisationen in den Phasen der Antizipation, Bewältigung und Anpassung aufzeigt und die Bedeutung von Fähigkeiten und Ressourcen als wichtige Resilienquellen hervorhebt. Zweitens stellt die organisationsübergreifende Zusammenarbeit eine entscheidende Strategie in Krisen dar, wobei spezifische Vorgehensweisen aufgezeigt werden. Drittens wird die Verbindung zwischen proaktiver Resilienz und einem ganzheitlichen Innovationsstrategie-Mix hergestellt, indem gezeigt wird, wie organisationsübergreifende Diversität, unternehmensinterne Partizipation und integrative Lernprozesse zum Aufbau von Resilienzressourcen und -fähigkeiten beitragen. Viertens wird gezeigt, wie Kooperationsprojekte zwischen etablierten Unternehmen und Start-ups als praktische Maßnahme zur Steigerung proaktiver Resilienz funktionieren, wobei die Rolle der Beziehungsqualität hervorgehoben wird. Diese Beiträge bieten Einblicke, wie organisationsübergreifende Zusammenarbeit Resilienzprozesse, -fähigkeiten und -ressourcen stärkt und liefern Strategien und Praktiken zur Umsetzung von Resilienz. KW - Organizational resilience KW - Inter-organizational cooperation KW - Resilience capabilities KW - Innovation strategy KW - Organisationale Resilienz KW - Organisationsübergreifende Zusammenarbeit KW - Resilienzfähigkeiten KW - Innovationsstrategie KW - Organisationsentwicklung KW - Resilienz KW - Kooperation KW - Innovation Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71571 ER - TY - JOUR T1 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2025,32 (01.10.2025) N2 - Neufassung der fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für den Bachelor-Studiengang Pflegewissenschaft (B.Sc.) vom 01. Oktober 2025 T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2025, H. 32 Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70914 ER - TY - THES A1 - Manhique, Henrique André T1 - Economic analysis of multifunctional fruit production landscapes to promote biodiversity conservation and ecosystem services T1 - Ökonomische Analyse multifunktionaler Obstproduktionslandschaften zur Förderung des Biodiversitätsschutzes und der Ökosystemdienstleistungen N2 - Anthropogenic activities, such as economic development and population growth, drive the conversion of natural habitats into agricultural land and intensify existing fields, causing biodiversity loss and degradation of ecosystem services (ES) vital to agriculture and society. Integrating natural and semi-natural habitats (landscape features) within agricultural landscapes can mitigate these impacts by promoting biodiversity and enhancing ES like pest control and pollination, which reduce pesticide use and bee-hive rental costs, benefiting both farmers and the environment. Despite strong ecological evidence, economic studies on landscape features are scarce but vital for assessing their costs and benefits to farmers and society, thus informing governance and public support for funding implementations. This thesis addresses this gap by economically evaluating specific landscape features and governance structures for biodiversity conservation and ES provision in orchards in a developing country (South Africa) and a developed country (Germany). The first case study uses a discrete choice experiment (DCE) survey to elicit preferences for biodiversity and ES enhancement measures and fund management organisations in South Africa's Cape Floristic Region. The second case study employs a DCE to explore preferences for ES measures and governance enforcement in German apple orchards. The third case study analyses costs and benefits of landscape features under conventional and organic management in German commercial apple orchards. Findings indicate support for biodiversity and ES promotion in both contexts. South African respondents prefer landscape features conserving endangered species over ES provision, while German respondents favour features delivering cultural alongside provisioning and regulating ES. Governance preferences reveal support for private institutions managing biodiversity funds in South Africa, and for multi-actor governance enforcing compliance in Germany. Cost–benefit analysis shows a wide gap between private and social net benefits, with significant societal gains but limited or negative private returns depending on management, highlighting the need for incentives like agri-environment schemes. Policy recommendations focus on designing such incentives, emphasising governance and targeted biodiversity and ES measures to bridge private-social interests and support landscape feature adoption. N2 - Anthropogene Aktivitäten wie wirtschaftliche Entwicklung und Bevölkerungswachstum führen zur Umwandlung natürlicher Lebensräume in landwirtschaftliche Flächen sowie zur Intensivierung bestehender Felder. Dies verursacht erheblichen Biodiversitätsverlust und die Verschlechterung von Ökosystemleistungen (ES), die für landwirtschaftliche Produktivität und gesellschaftliches Wohlergehen essenziell sind. Die Integration natürlicher und naturnaher Lebensräume (Landschaftselemente) in Agrarlandschaften bietet eine Strategie zur Minderung negativer Effekte, fördert die Biodiversität und verbessert ES wie Schädlingsbekämpfung und Bestäubung. Diese Leistungen verringern den Bedarf an Pestiziden und Bienenstöcken, wodurch Kosten für Landwirte sowie Umwelt- und Gesundheitsbelastungen gesenkt werden. Trotz umfangreicher ökologischer Erkenntnisse mangelt es an wirtschaftlichen Studien, die Kosten und Nutzen von Landschaftselementen bewerten und Governance-Strukturen für deren Umsetzung unterstützen, ebenso wie öffentliche Fördermöglichkeiten beleuchten. Die Dissertation schließt diese Forschungslücke durch ökonomische Bewertung ausgewählter Landschaftselemente und Untersuchung verschiedener Governance-Strukturen für Biodiversitätserhalt und ES in Obstplantagen südafrikanischer (Entwicklungsland) sowie deutscher (Entwickeltes Land) Herkunft. Erste Fallstudie nutzt ein diskretes Entscheidungsexperiment (DCE), um Präferenzen für biodiversitätsfördernde Maßnahmen und Organisationsmodelle zur Mittelverwaltung in der Cape Floristic Region Südafrikas zu erfassen. Zweite Fallstudie untersucht mittels DCE Präferenzen für ES-Maßnahmen und Governance mit Schwerpunkt auf Vorschriftendurchsetzung in deutschen Apfelplantagen. Dritte Fallstudie analysiert Kosten-Nutzen-Verhältnis der Implementierung von Landschaftselementen in konventionell und biologisch bewirtschafteten deutschen Apfelplantagen. Ergebnisse zeigen Unterstützung für Maßnahmen zur Biodiversitätsförderung und ES in beiden Kontexten. Südafrikanische Befragte bevorzugen Landschaftselemente zum Schutz bedrohter Arten gegenüber rein ES-fokussierten, während in Deutschland Elemente mit kulturellem ES-Anteil höher bewertet werden. Governance-Ergebnisse belegen Präferenz für private Mittelverwalter in Südafrika sowie starke Befürwortung von Multi-Akteurs-Governance zur Durchsetzung in Deutschland. Kosten-Nutzen-Analyse offenbart deutliche Diskrepanz zwischen privaten und gesellschaftlichen Nettovorteilen: Gesellschaftliche Gewinne sind hoch, private Erträge jedoch je nach Bewirtschaftung begrenzt oder negativ. Dies unterstreicht die Notwendigkeit wirksamer Anreizmechanismen wie Agrarumweltmaßnahmen. Politische Empfehlungen konzentrieren sich auf Gestaltung entsprechender Anreize, Schwerpunkt Governance und gezielte Maßnahmen für Biodiversitäts- und ES-Förderung, um private und gesellschaftliche Interessen zu vereinen und breitere Akzeptanz von Landschaftselementen zu erzielen. KW - Flower strips KW - Hedgerows KW - Institutional distrust KW - Net present value KW - Political orientation KW - Blühstreifen KW - Hecken KW - Institutionelles Missvertrauen KW - Kapitalwert KW - Politische Orientierung KW - Deutschland KW - Südafrika KW - Biodiversität KW - Ökosystemdienstleistung KW - Obstanlage KW - Organisationsmodell KW - Anreizsystem Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71664 ER - TY - THES A1 - Beyers, Lydia T1 - Landesgesetzliche PV-Pflichten für Bestandsbauten : Rechtsvergleich, behördliche Herausforderungen und Handlungsempfehlungen T1 - Solar mandate for existing buildings under federal state law : legal comparison, regulatory challenges and recommendations for action N2 - Die Notwendigkeit drastischer klimaschutzwirksamer Maßnahmen erfordert eine baldige Energiewende. Reichen die freiwilligen Installationen von Photovoltaikanlagen (PV-Anlage) nicht aus, um die erforderlichen Zubauraten an erneuerbaren Energien zu erreichen, müssen auch Privatpersonen in die Pflicht genommen werden. Hierfür haben einige Bundesländer eine PV-Installationspflicht erlassen. Eine besondere Bedeutung liegt hierbei im Gebäudebestand. Dieser steht in einigen Bundesländern bereits bei einer Dachsanierung in der Verpflichtung, PV-Module zu installieren. Im Zuge der Fragestellung: „Inwieweit sind die landesgesetzlichen PV-Pflichten für Bestandsbauten in Bezug auf die behördliche Um- und Durchsetzung praxistauglich gestaltet?“ wurden Herausforderungen in der Überführung der PV-Pflicht in die Praxis untersucht. Mit Hilfe einer Rechtsvergleichung wurden die gesetzlichen Bestimmungen der Bundesländer Baden-Württemberg, Bayern, Berlin, Brandenburg, Bremen, Hamburg, Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein analysiert. Interviews mit Experten und Expertinnen aus den Bauaufsichtsbehörden gaben Rückschlüsse auf bestehende Missstände der behördlichen Um- und Durchsetzung. Die generierten Erkenntnisse wurden in Handlungsbedarfe und -empfehlungen für die Gesetzgeber der Länder übertragen. Die Untersuchung zeigt erhebliche Lücken in der gesetzlichen Klarheit und Umsetzbarkeit der Verpflichtungen. Eine Kontrolle der Einhaltung durch die zuständige Behörde ist auf Grund der Anlagenanforderungen und der einzureichenden Unterlagen nicht leistbar bzw. nicht möglich. In vielen Fällen sind Sanierungen verfahrensfrei, sodass die Baubehörden keine Kenntnis darüber erhalten. In Hamburg ist die behördliche Zuständigkeit zudem ungeklärt. Für eine wirksame PV-Pflicht muss die Durchführung daher möglichst unkompliziert und überprüfbar gestaltet werden. Eine Möglichkeit besteht in der Vereinfachung der Anlagenanforderung, etwa durch die Festlegung auf eine zu installierende Leistung der Anlage, was die Dimensionierung erleichtern würde. Die Einhaltung kann hier mit einfachen Nachweisen kontrolliert werden. Einen potenziell größeren Einfluss auf die Energiewende liegt in der Bemessung anhand der solargeeigneten Dachfläche. In Verbindung mit dem Online-Tool des Solardachkataster kann eine anteilige Belegung ermittelt und entsprechende Nachweise zur Vorlage bei der Behörde generiert werden. Nachweise könnten dann über eine digitale Schnittstelle eingereicht und behördlich kontrolliert werden. Eine unkomplizierte Umsetzung, kombiniert mit behördlichen Durchsetzungsmaßnahmen, könnte die Akzeptanz der Verpflichtung erhöhen und einen entscheidenden Beitrag zur Energiewende leisten. Die vorgeschlagenen Maßnahmen bieten hierbei einen konkreten Lösungsansatz, um die PV-Pflicht praxistauglicher zu gestalten und damit den Ausbau der erneuerbaren Energien im Gebäudebestand voranzutreiben. N2 - The need for drastic climate protection measures requires an early energy turnaround. If the voluntary installation of photovoltaic systems is not sufficient to achieve the required rates of renewable energy expansion, private individuals must also be made responsible. Some federal states have issued a photovoltaic installation obligation for this purpose. Existing buildings are of particular importance here. In some federal states, existing buildings are already obliged to install photovoltaic modules when their roofs are renovated. As part of the research question: ‘To what extent are the solar mandate for existing buildings under state law designed to be practical in terms of official implementation and enforcement?’, challenges in the transfer of the solar mandate into practice were analysed. With the help of a legal comparison, the legal provisions of the federal states of Baden-Württemberg, Bavaria, Berlin, Brandenburg, Bremen, Hamburg, North Rhine-Westphalia and Schleswig-Holstein were analysed. Interviews with experts from the building authority allowed conclusions to be drawn about existing shortcomings in official implementation and enforcement. The findings generated were translated into action requirements and recommendations for the legislators of the federal states. The investigation shows considerable gaps in the legal clarity and feasibility of the obligations. Due to the system requirements and the documents to be submitted, it is not feasible or possible for the responsible authorities to monitor compliance. In many cases, refurbishments are exempt from procedures so that the building authorities are not informed of them. In Hamburg, the responsibility for consultations is also unclear. For an effective solar mandate, implementation must therefore be as uncomplicated and verifiable as possible. One possibility is to simplify the system requirement, for example by specifying a system capacity to be installed, which would make dimensioning easier. Compliance can be checked here with simple verifications. A potentially greater influence on the energy transition lies in the dimensioning based on the solar-suitable roof area. In conjunction with the online tool of the solar energy register, a proportionate occupancy can be determined and corresponding evidence generated for submission to the authorities. Evidence could then be submitted via a digital interface and checked by the authorities. Straightforward implementation, combined with official enforcement measures, could increase acceptance of the mandate and make a decisive contribution to the energy transition. The proposed measures offer a concrete solution to make the solar mandate more practicable and thus promote the expansion of renewable energies in existing buildings. KW - Solarpflicht KW - Photovoltaikpflicht KW - Verwaltungsrecht und Vollzug KW - Energie- und Klimaschutzrecht KW - Kontrolldefizite KW - Energy and administrative law KW - Control deficit KW - Photovoltaic obligation KW - Solar mandate KW - Enforcement KW - Deutschland KW - Klimaschutzrecht KW - Energierecht KW - Fotovoltaikanlage KW - Rechtsvergleich KW - Bundesland KW - Verwaltungsrecht Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71589 ER - TY - THES A1 - Oprei, Anna T1 - Auswirkungen der häufigen Sedimentumlagerung auf Struktur und Funktion sedimentgebundener mikrobieller Gemeinschaften in Tieflandbächen T1 - Effects of high frequent sediment shifting on structure and function of sediment-associated microbial communities of lowland streams N2 - Sandy sediments are transported at low flow in so called migrating ripples. Migrating ripples are triangular bedforms with a flat upstream (stoss) and a steep downstream face (lee). Sediment grains are eroded on the stoss side of the ripple and deposited on the lee side of the ripple. They are buried under subsequently falling grains and rest until the next erosion cycle begins. During ripple migration, biofilms associated to sediment grains undergo frequent moving-resting cycles, and are exposed to abrasion and scour as a result of colliding grains during the moving phase, and to light limitation during the resting phase. These specific environmental conditions suggest that high frequent sediment shifting in migrating ripples affects the function and structure of benthic communities with profound consequences on ecological dynamics and biogeochemical processes. This thesis aimed to 1) shed light on the understudied effects of high frequent sediment shifting in migrating ripples on benthic microbial communities, and 2) unravel how legacy effects interact with the response of microbial communities towards high frequent sediment shifting in the context of sediment disturbance. To tackle the first research question, I characterized the specific microenvironment in migrating ripples compared to patches of stationary sediment in a field study. The results showed that migrating ripples created streambed heterogeneity by modulating the abundance, diversity, and structure of the microbial community. In a series of two microcosm experiments, it became evident that light oscillation played the pivotal role during high frequent sediment shifting. To answer the second research question, I studied how the microbial community of incoming sediment from bank erosion reacts to ripple migration after transitioning to the aquatic habitat. The results showed that although the terrestrial-aquatic transition had stronger impacts on the microbial community than subsequent sediment transport in migrating ripples, microbial colonization was decelerated under high frequent sediment shifting. A manipulative field study served to investigate the long-term effects of migrating ripples on microbial communities after transitioning to stationary conditions. Whereas heterotrophic activity was restored within a few days, primary productivity was hampered for several months. Conclusively, the findings of this thesis confirm that high frequent sediment shifting at low-flow conditions shapes local and regional biodiversity, meta-community dynamics, and the flow of matter through the benthic food web. I suggest that the current concept of sediment disturbance focusing on catastrophic flood events should be expanded towards sediment transport along a dynamic range of moving-resting frequencies across different spatiotemporal scales. N2 - Wandernde Sandrippel transportieren Sedimente bei geringem Durchfluss stromabwärts. Diese dreieckigen Rippel haben eine flache stromaufwärts gelegene Seite (Luv) und eine steile stromabwärts gelegene Seite (Lee). Sedimentkörner werden auf der Luvseite der Rippel erodiert und auf der Leeseite der Rippel abgelagert, wo sie bis zum nächsten Erosionszyklus ruhen. Während der Rippelmigration durchlaufen die auf Sedimentkörnern haftenden Biofilme häufige Bewegungs-Ruhe-Zyklen. Während der mobilen Phase sind sie Abrasion und Auswaschung durch Kollision mit anderen Körnern, während der Ruhephase sind sie Lichtlimitation ausgesetzt. Diese besonderen Umweltbedingungen lassen vermuten, dass die hochfrequente Sedimentumlagerung in wandernden Rippel die Funktion und Struktur benthischer Gemeinschaften beeinflusst und tiefgreifende Auswirkungen auf die ökologische Dynamik und biogeochemischen Prozesse hat. Das Ziel dieser Arbeit war es, 1) die bisher wenig untersuchten Auswirkungen der hochfrequenten Sedimentumlagerung in wandernden Rippel auf benthische mikrobielle Gemeinschaften zu beleuchten und 2) aufzudecken, wie Legacy-Effekte mit der Reaktion mikrobieller Gemeinschaften auf hochfrequente Sedimentumlagerung interagieren. Um die erste Forschungsfrage zu beantworten, habe ich in einer Feldstudie wandernde Rippel im Vergleich zu stationären Bereichen charakterisiert. Die Ergebnisse zeigten, dass wandernde Rippel durch die Modulation von Abundanz, Diversität und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft zur Habitatheterogenität beitragen. In zwei Mikrokosmen-Experimenten wurde deutlich, dass Lichtoszillation während hochfrequenter Sedimentumlagerung eine entscheidende Rolle spielte. Um die zweite Forschungsfrage zu beantworten, untersuchte ich, wie die mikrobielle Gemeinschaft des durch Ufererosion eingetragenen Sediments auf die Rippelwanderung reagiert. Die Ergebnisse zeigten, dass der Übergang vom terrestrischen zum aquatischen Lebensraum zwar stärkere Auswirkungen auf die mikrobielle Gemeinschaft hatte als der anschließende Sedimenttransport in wandernden Rippel, die mikrobielle Besiedlung jedoch durch die hochfrequente Sedimentumlagerung verlangsamt wurde. Eine manipulative Feldstudie diente dazu, die langfristigen Auswirkungen wandernder Rippel auf mikrobielle Gemeinschaften zu untersuchen. Während sich die heterotrophe Aktivität innerhalb weniger Tage erholte, war die Primärproduktion mehrere Monate lang beeinträchtigt. Zusammenfassend bestätigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass hochfrequente Sedimentumlagerung bei Niedrigwasserbedingungen die lokale und regionale Biodiversität, die Dynamik der Metagemeinschaft und den Stofffluss durch das benthische Nahrungsnetz beeinflussen. Ich schlage vor, das derzeitige Konzept der Sedimentstörung, das sich auf katastrophale Hochwasserereignisse konzentriert, auf Sedimenttransport entlang eines dynamischen Spektrums von Bewegungs- und Ruhezyklen über verschiedene räumlich-zeitliche Skalen hinweg auszuweiten. KW - Sediment transport KW - Migrating bedforms KW - Microbial metabolism KW - Ripples KW - Sedimenttransport KW - Wandernde Sandrippel KW - Mikrobieller Stoffwechsel KW - Biofilm KW - Stress KW - Microbial communities KW - Geomikrobiologie KW - Mikrobenthos KW - Mikrobiozönose KW - Sedimenttransport KW - Sandrippel Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71242 ER - TY - THES A1 - Batz Liñeiro, Taimyra T1 - Insights into renewable energy support instruments and costs : evidence from German programs T1 - Einblicke in Förderinstrumente und Kosten für erneuerbare Energien : Erkenntnisse aus deutschen Programmen N2 - This dissertation compiles three research articles that evaluate renewable energy support instruments and estimate the costs of deploying renewable sources at the national level. The research is based on the German experience; however, the findings are relevant to other markets and technologies. The first article examines the German photovoltaic (PV) auction program. Since the main objectives of renewable auctions are project realization and competitive prices, proper evaluation requires estimating realization rates in addition to early indicators such as auctioned capacity and resulting prices. Realization rates were estimated using an innovative approach that merged diverse public databases into a detailed, project-specific dataset. The analysis also considers the impact of developer characteristics on market behaviour and project outcomes, testing hypotheses on the influence of size and experience on bidding strategies and success. Results confirm that the German PV program was effective, with projects largely completed. While auctions helped discover competitive prices, subsidy reductions were mainly driven by falling technology costs. The second article applies the same data-merging algorithm to the German onshore wind auction program. Unlike PV auctions, which emphasized primary objectives, the wind design also sought secondary goals such as actor diversity and regional balance. In addition to realization rates, the study evaluates these goals by examining community energy companies (CECs) and the effect of including a grid expansion area (GEA). Findings show the initial scheme failed to promote wind deployment at competitive prices, while design elements intended to achieve secondary objectives neither met their goals nor prevented larger actors from gaming the system. The third article investigates the broader economic implications of Germany’s support mechanisms, focusing on net subsidies under the Renewable Energy Sources Act. It quantifies the aggregated costs of all RES units installed between 2000 and 2021 and projects future payments. The analysis reveals that despite high historical costs, current and future support is declining due to reduced levelized costs of electricity (LCOEs) and higher wholesale prices. The study highlights the central role of wind and solar in cost-effective deployment and recommends policies to enhance the efficiency and effectiveness of future renewable investments. N2 - Diese Dissertation umfasst drei Forschungsartikel, die Förderinstrumente für erneuerbare Energien bewerten und die mit ihrem Einsatz auf nationaler Ebene verbundenen Kosten abschätzen. Die Forschung basiert auf deutschen Erfahrungen, ist aber auf andere Märkte und Technologien übertragbar. Der erste Artikel untersucht das deutsche Photovoltaik (PV) Ausschreibungsprogramm und zeigt, dass zur Bewertung solcher Verfahren nicht nur die ausgeschriebene Kapazität und die erzielten Preise, sondern auch die Realisierungsquoten berücksichtigt werden müssen. Diese wurden mit einem innovativen Ansatz ermittelt, der Informationen aus verschiedenen öffentlichen Datenbanken in einen detaillierten, projektspezifischen Datensatz integriert. Zudem wird der Einfluss von Unternehmensgröße und -erfahrung auf Bietstrategien und Projekterfolg analysiert. Die Ergebnisse bestätigen, dass das PV-Programm effektiv war und Projekte erfolgreich umgesetzt wurden, wobei der Rückgang der Subventionshöhe in erster Linie auf sinkende Technologiekosten zurückzuführen ist. Der zweite Artikel überträgt den Datenzusammenführungsansatz auf das deutsche Onshore-Wind-Ausschreibungsprogramm, das neben den primären Zielen auch sekundäre Ziele wie Akteursvielfalt und eine ausgewogene regionale Verteilung verfolgte. Die Analyse der Leistung von kommunalen Energieunternehmen (CECs) und der Einbeziehung eines Netzausbaugebiets (GEA) zeigt jedoch, dass das ursprüngliche Design weder die Wettbewerbsfähigkeit noch die angestrebten sekundären Ziele erreichte und vielmehr größere Akteure dazu anregte, das System zu umgehen. Der dritte Artikel befasst sich mit den breiteren wirtschaftlichen Auswirkungen der deutschen Fördermechanismen und konzentriert sich insbesondere auf die Nettosubventionen im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes. Es werden die aggregierten Kosten aller zwischen 2000 und 2021 installierten EE-Anlagen quantifiziert und zukünftige Zahlungen prognostiziert. Die Analyse verdeutlicht, dass trotz erheblicher historischer Kosten der künftige Förderbedarf aufgrund sinkender Stromgestehungskosten (LCOEs) und steigender Großhandelspreise rückläufig ist. Die Studie unterstreicht die Bedeutung von Wind- und Solartechnologien für eine kosteneffiziente Einführung erneuerbarer Energien und enthält politische Empfehlungen zur Steigerung der Effizienz und Effektivität künftiger Investitionen. KW - Renewable energy KW - Policy KW - Auction KW - Germany KW - Förderpolitik KW - Erneuerbare Energie KW - Ausschreibungen KW - Deutschland KW - Deutschland KW - Erneuerbare Energien KW - Öffentliche Förderung KW - Öffentliche Ausschreibung Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71567 ER - TY - THES A1 - Mbouandi Njiasse, Ibrahim T1 - Stochastic models and optimal control of epidemics under partial information T1 - Stochastische Modelle und optimale Steuerung von Epidemien unter unvollständiger Information N2 - In this thesis, we develop a mathematical framework to estimate the compartment sizes of an epidemic model with some unobserved compartments (i.e., a model with partial information) and formulate a social planner's stochastic optimal control problem for such an epidemic. Including asymptomatic and unreported infectious individuals in the model allows a more realistic description of the course of an epidemic and avoids misleading estimation. In order to estimate the unobservable states, a suitable description of the dynamics of the epidemic progression by a diffusion approximation is achieved using counting processes. The estimation of the unobservable states is attributed to a stochastic filter problem. To solve this problem, we use the extended Kalman filter, which provides approximate solutions for such non-standard filter problems. This approach is applied to the state estimation of a model with incomplete information for a disease with lifelong immunity after recovery or vaccination. Simulations are carried out to demonstrate the effectiveness of this approach in practice. The main part of this work addresses a social planner's stochastic optimal control problem for an epidemic model with a partially observed state process. It decomposes the population into susceptible, detected and non-detected infected, detected and non-detected recovered, and hospitalized individuals. Control measures include social distancing, testing, and vaccination. We apply a filtering argument to transform the partially observable stochastic optimal control problem into a completely observable control problem by replacing the hidden state process with the associated Kalman filter processes. This transformed problem with an eight-dimensional state process is treated as a Markov decision process after a time discretization. The associated Bellman equation is solved numerically using a backward recursion algorithm combined with state discretization and quantization techniques to mitigate the curse of dimensionality. In particular, two approaches are implemented. The first involves state discretization and linear interpolation of the value function between grid points, while the second utilizes state discretization and parameterization of the value function with educated ansatz functions. Extensive numerical experiments are presented to demonstrate the effectiveness of both approximate optimal controls in containing the epidemic. Finally, we generalize the results of Picard (1991) on the efficiency of the continuous-time extended Kalman filter with small noise scaled by a parameter ε>0. First, we show that when the observation drift coefficient is strongly injective and the signal and observation drift become linear for ε → 0, the estimation error is of order √ε. Subsequently, we establish conditions under which the error in the initial filter estimate decays exponentially fast. N2 - Diese Arbeit behandelt mathematische Methoden zur Schätzung der Kompartimentgrößen eines Epidemiemodells mit nicht beobachtbaren Kompartimenten (d.h. ein Modell mit unvollständiger Information) und formuliert ein stochastisches Optimierungsproblem für einen gesellschaftlichen Entscheidungsträger. Die Einbeziehung asymptomatischer und nicht gemeldeter Infektionen ermöglicht eine realistischere Beschreibung des Epidemieverlaufs und vermeidet fehlerhafte Schätzungen. Die zur Beschreibung des Epidemieverlaufs verwendeten Zählprozesse werden zunächst durch Diffusionsprozesse approximiert. Die Schätzung der nicht beobachtbaren Zustände führt auf ein stochastisches Filterproblem in Nicht-Standard Form. Zur näherungsweisen Lösung wird der erweiterte Kalman-Filter verwendet. Dieser Ansatz wird auf die Zustandsschätzung eines Modells mit unvollständiger Information für eine Krankheit mit lebenslanger Immunität nach Genesung oder Impfung angewendet. Die durchgeführten Simulationen demonstrieren die Wirksamkeit dieses Ansatzes in der Praxis. Der Hauptteil dieser Arbeit behandelt ein stochastisches optimales Kontrollproblem eines Entscheidungsträgers für ein Epidemiemodell mit einem unvollständig beobachtbaren Zustandsprozess. Es unterteilt die Bevölkerung in anfällige, erkannte und nicht erkannte infizierte, erkannte und nicht erkannte genesene sowie hospitalisierte Personen. Zu den Kontrollmaßnahmen gehören Social Distancing, Tests und Impfungen. Das unvollständig beobachtbare stochastische optimale Kontrollproblem in ein vollständig beobachtbares Problem umgewandelt, indem der verborgene Zustandsprozess durch die zugehörigen Kalman-Filterprozesse ersetzt wird. Dieses transformierte Problem mit einem achtdimensionalen Zustandsprozess wird nach Zeitdiskretisierung als Markovscher Entscheidungsprozess behandelt. Die zugehörige Bellman-Gleichung wird numerisch unter Verwendung einer Rückwärtsrekursion in Kombination mit Zustandsdiskretisierungs- und Quantisierungstechniken gelöst, um den Fluch dem Dimensionalität zu begegnen. Es werden zwei Ansätze implementiert. Der erste umfasst die Zustandsdiskretisierung und lineare Interpolation der Wertfunktion zwischen Gitterpunkten, während der zweite die Zustandsdiskretisierung und Parametrisierung der Wertfunktion mit geeignet gewählten Ansatzfunktionen nutzt. Ergebnisse umfangreicher numerische Experimente zeigen die Wirksamkeit beider approximativer optimaler Kontrollen bei der Eindämmung der Epidemie. Schließlich verallgemeinern wir die Ergebnisse von Picard (1991) zur Effizienz des zeitstetigen erweiterten Kalman-Filters mit schwachem Rauschen, skaliert durch einen Parameter ε>0. Wir zeigen, dass, wenn der Driftkoeffizient der Beobachtungen stark injektiv ist und die Signal- und Beobachtungsdrift für ε → 0 linear werden, der Schätzfehler von der Größenordnung √ε ist. Weiterhin finden wir Bedingungen, unter denen der Fehler in der anfänglichen Filterschätzung exponentiell schnell abklingt. KW - Compartmental model KW - Partial information KW - Extended Kalman filter KW - Stochastic optimal control KW - Dynamic programming KW - Kompartimentmodell KW - Teilinformationen KW - Erweiterter Kalman-Filter KW - Stochastische optimale Steuerung KW - Dynamische Programmierung KW - Dynamische Optimierung KW - Kompartimentmodell KW - Kalman-Filter KW - Stochastische optimale Kontrolle Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71272 ER - TY - THES A1 - Möbius, Thomas T1 - Modelling uncertainty and risk preferences in European electricity markets, and the prediction of wholesale electricity prices T1 - Modellierung von Unsicherheit und Risikopräferenzen auf europäischen Strommärkten und die Prognose von Day-Ahead Strompreisen N2 - This dissertation is a compilation of five self-contained research articles that explore two key topics in energy economics. The first two articles focus on modelling uncertainties in energy systems, whereas the remaining three articles deal with electricity price forecasting. The first article develops an integrated European electricity and natural gas market model to examine the effects of uncertainty on both markets. The model is formulated as a stochastic optimisation problem and takes into account five key uncertainty factors: gas and electricity demand, installed renewable energy capacity, and fuel and CO2 prices. The result is the value of incorporating uncertainty as part of an energy system model. The second article examines the interactions between flexibility and investment risk in European electricity markets, focusing on the investment strategies of risk-averse decision-makers, taking into account various flexibility options. To this end, a stochastic investment model for the expansion of transmission and generation capacities in the European electricity system is developed, which takes into account the risk preferences of decision-makers through the implementation of conditional value at risk. The third article evaluates the impact of data pre-processing on the performance of energy system models. Motivated by the bias and inaccuracy of the day-ahead load forecasts from transmission system operators, this article first develops a time series model that improves the accuracy of load forecasts. The improved data is then implemented in an energy system model with the aim of testing the influence of data quality on the model results. The fourth article develops a hybrid model that combines a techno-economic energy system model with statistical models for electricity price forecasting, leveraging their respective advantages. The techno-economic energy system model provides an in-depth understanding of market mechanisms, while the stochastic models takes into account non-technical factors such as the expectations and speculative behaviour of market participants by interpreting prices. The fifth article combines an energy system model with various econometric models for electricity price forecasting in the day-ahead market. To this end, a price estimator derived from the energy system model is integrated as an exogenous variable into statistical and machine learning approaches. The results show that integrating this market clearing price into econometric models significantly improves forecast accuracy. N2 - Die vorliegende Dissertation besteht aus fünf in sich abgeschlossenen Forschungsartikeln, die zwei zentrale Themenfelder der Energiewirtschaft untersuchen. Die ersten beiden Artikel widmen sich der Modellierung von Unsicherheiten und Risikopräferenzen in Energiesystemen. Die verbleibenden drei Artikel befassen sich mit dem Thema der Strompreisprognosen. Der erste Forschungsartikel entwickelt ein integriertes europäisches Strom- und Erdgasmarktmodell, um die Auswirkungen der Unsicherheit auf beiden Märkten zu untersuchen. Das Modell ist als stochastisches Optimierungsproblem formuliert und berücksichtigt fünf zentrale Unsicherheitsfaktoren: die Gas- und Stromnachfrage, die installierte Leistung erneuerbarer Energien sowie Brennstoff- und CO2 -Preise. Als Ergebnis steht der Wert der Einbeziehung von Unsicherheit als Teil eines Energiesystemmodells. Der zweite Artikel untersucht die Wechselwirkungen zwischen Flexibilität und Investitionsrisiko auf europäischen Strommärkten, mit dem Schwerpunkt auf den Investitionsstrategien risikoaverser Entscheidungsträger, unter Berücksichtigung verschiedener Flexibilitätsoptionen. Hierzu wird ein stochastisches Investitionsmodell für die Erweiterung von Übertragungs- und Erzeugungskapazitäten im europäischen Stromsystem entwickelt, welches die Risikopräferenzen der Entscheidungsträger durch die Implementierung des Conditional Value at Risk berücksichtigt. Der dritte Artikel bewertet die Auswirkungen der Aufbereitung und Verbesserung von Inputdaten auf die Genauigkeit von Energiesystemmodellen. Angesichts der Verzerrungen und Ungenauigkeiten entwickelt dieser Beitrag im ersten Schritt ein Zeitreihenmodell, welches die Genauigkeit der Lastprognosen verbessert. Anschließend werden die verbesserten Daten in ein Energiesystemmodell implementiert, mit dem Ziel den Einfluss der Datengüte auf die Modellergebnisse zu testen. Der vierte Artikel entwickelt ein hybrides Modell, welches ein techno-ökonomisches Energiesystemmodell mit stochastischen Modellen verbindet, um die Stärken beider Modellklassen zur Erstellung von Strompreisprognosen am Day-ahead Markt zu nutzen. Das techno-ökonomische Energiesystemmodell liefert dabei ein tiefgehendes Verständnis der Marktmechanismen, während die stochastischen Modelle durch die Interpretation von Preisen auch nicht-technische Faktoren wie die Erwartungen und das spekulative Verhalten der Marktteilnehmer berücksichtigen. Der fünfte Artikel kombiniert für die Strompreisprognose am Day-Ahead-Markt ein fundamentales Energiesystemmodell mit verschiedenen ökonometrischen Modellen. Zu diesem Zweck wird ein aus dem Energiesystemmodell abgeleiteter Preisschätzer als exogene Variable in statistische und Machine-Learning-Ansätze integriert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Integration dieses Markträumungspreises in ökonometrische Modelle die Prognosegenauigkeit erheblich verbessert. KW - Energy system modelling KW - Risk aversion KW - Uncertainty KW - Electricity price forecasting KW - Energiesystemmodellierung KW - Unsicherheit in Energiesystemen KW - Risikoaversion KW - Strompreisprognosen KW - Energiewirtschaft KW - Elektrisches Energiesystem KW - Modellierung KW - Unsicherheit KW - Risikoverhalten KW - Prognose KW - Strompreis Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71388 ER - TY - THES A1 - Extra, Simon Karl T1 - Ein Beitrag zur ganzheitlichen Optimierung in der Kerntriebwerksvorauslegung T1 - A contribution to holistic optimization in core engine design N2 - Die etablierte Methode der Kerntriebwerksvorauslegung, die den Pfad immer größerer Komplexität und Abbildungsgenauigkeit bei abnehmender Abstimmung und Interaktion zwischen den Komponenten des Kerntriebwerks beschreitet, kann eine Systemverbesserung nicht zuverlässig herbeiführen. Dabei beginnt die Betrachtung des zu entwerfenden Triebwerks mit einer Gesamtbetrachtung und wird anschließend an weitgehend getrennte Expertengruppen übergeben. In diesen wird dann mit Auslegungswerkzeugen steigenden Detailgrads von analytischen Rechnungen mit empirischer Unterstützung über Stromlinienkrümmungsverfahren hin zu 3D-CFD-Methoden der Entwurf durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Entwurfsprozess für das Kerntriebwerk weg von einer Optimierung einzelner Komponenten mit detaillierten Methoden hin zu einer ganzheitlichen Betrachtung der Qualität des Entwurfs zu führen. Dies überwindet die oben beschriebenen Einschränkungen in der Auslegung und ist trotzdem in der Lage, auf bestehende validierte Analysewerkzeuge zurückzugreifen. Dazu werden die dafür genutzten Kopplungsstrategien einer vergleichenden Untersuchung mithilfe eines analytischen Kerntriebwerksmodells unterzogen. Dabei wird die Wichtigkeit einer leistungsfähigen Kopplungsstrategie in Verbindung mit einem passenden Optimierungsalgorithmus dargestellt. Dies führt nicht nur zu einer Verbesserung der Ergebnisqualität, sondern ermöglicht oftmals erst den Einsatz kooperativer Methoden. Ein Verfahren mit stochastischem Sampling und der Nutzung von Antwortflächen wird in diesem Kontext erläutert und weiterentwickelt. Den Schnittstellen zwischen den Komponenten und ihrer Definition, Abbildung und Beeinflussung durch das Optimierungsverfahren kommt dabei entscheidende Bedeutung zu. Auf Basis dieses Vergleichs werden auf industriellen Methoden basierende Komponentenprozesse für die Analyse und Optimierung von Verdichter, Brennkammer und Turbine auf ihre Eignung im Rahmen einer ganzheitlichen Optimierung hin zunächst untersucht und dann angepasst. Die evaluierten Kopplungsstrategien und die angepassten Komponentenoptimierungsprozesse werden in einen Systemoptimierungsprozess überführt. Dazu wird die gewählte Kopplungsstrategie hierfür angepasst und demonstriert nach der Optimierung eine Verbesserung hinsichtlich der Systemzielfunktion, wodurch die Anwendbarkeit von kooperativen Auslegungsmethoden im industriellen Kontext gezeigt wird. N2 - The state-of-the-art method for the preliminary design of aero engines uses the path of increasing complexity and details while decreasing interaction and interdependence of the components of the core engine. This method is not able to provide a meaningful improvement of the overall system performance. Whilst the initial steps of the engine design are deeply integrated, the current method steps away from that and gives design decisions to separate groups of experts, where methods with ever-increasing level of detail are applied to design. This covers analytical tools with correction factors taken from empirical methods Meanline analysis methods as well as 3D-CFD methods. The objective of the present work is to move the design process for the core engine away from an optimization of isolated components towards a holistic approach assessing the overall system quality. This allows the designer to overcome the limitations described above whilst retaining the knowledge inherent to established design methods. The used coupling strategies are, therefore, applied to an analytical representation of a core engine model and compared. This shows the importance of finding the right coupling strategy in conjunction with an appropriate optimization strategy. It not only improves the results but may be the key to using a specific coupling method in the first place. A method using stochastic sampling in combination with response surfaces is described in detail and expanded. The interfaces between components are a major focus and are important with respect to their definition, representation and modification. Based on this, industrial methods for the analysis and optimization of compressor, combustor and turbine are checked for their performance and modified accordingly. A system optimization process is created using the coupling methods and system processes discussed earlier. The chosen coupling strategy is modified and shows its potential to improve the system goal function during the optimization process. This shows the validity of using cooperative design methods in the context of industrial aero engine design. KW - Luftfahrtantriebe KW - Kerntriebwerk KW - Antwortflächen KW - Vorauslegung KW - Kopplungsstrategien KW - Aero engines KW - Core engine KW - Response surfaces KW - Pre-design KW - Coupling methods KW - Flugtriebwerk KW - Entwurf KW - Optimierung KW - Komplexes System KW - Bemessung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71459 ER - TY - JOUR T1 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2025,31 (01.09.2025) N2 - Fachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den weiterbildenden Master-Studiengang Public Administration (M.P.A.) vom 01. September 2025 T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2025, H. 31 Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70904 ER - TY - JOUR T1 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2025,30 (29.08.2025) N2 - Fachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Mathematics vom 29. August 2025 T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2025, H. 30 Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70559 ER - TY - JOUR T1 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2025,29 (29.08.2025) N2 - Fachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Mathematical Data Science vom 29. August 2025 T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2025, H. 29 Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70544 ER - TY - THES A1 - Lutfi, Helana Saad Khalid T1 - The impact of artificial intelligence applications on users' behaviour in the medical sector T1 - Der Einfluss von Anwendungen künstlicher Intelligenz auf das Nutzerverhalten im medizinischen Bereich N2 - Negative gesellschaftliche Folgen der künstlichen Intelligenz (KI) resultieren aus dem Vertrauensverlust der Menschen in KI-Anwendungen im Gesundheitswesen. Es ist von entscheidender Bedeutung, das Potenzial der künstlichen Intelligenz zur Verbesserung der Gesundheitsergebnisse der Nutzer zu verstehen. Dies umfasst die zeitliche Optimierung der Diagnose, die Bereitstellung personalisierter Gesundheitsversorgung und die Bewertung von Prognosen in Gesundheitssystemen. Das übergeordnete Ziel dieser Doktorarbeit besteht darin, den Einfluss der künstlichen Intelligenz auf das Nutzerverhalten im medizinischen Kontext zu untersuchen. Diese Arbeit setzt sich aus vier Publikationen und einem Publikationsmanuskript zusammen. Die erste Publikation bietet einen Überblick über den Einsatz von künstlicher Intelligenz bei der Bereitstellung von Gesundheitsdienstleistungen und deren Auswirkungen auf das Verhalten und die Perspektiven der Nutzer. Die zweite Publikation skizziert eine Vision für nachhaltige Innovationen, indem sie die Schlüsselkomponenten der Nachhaltigkeit hervorhebt und ihre positiven Effekte auf das Gesundheitssystem beleuchtet. In der dritten Veröffentlichung werden die Auswirkungen digitaler Gesundheitslösungen auf die Einstellung und Perspektiven der Nutzer hinsichtlich der Akzeptanz digitaler Gesundheitstechnologien aufgezeigt. Das vierte Publikationsmanuskript schlägt die Anwendung eines maschinellen Random-Forest-Lernmodells zur Vorhersage zukünftiger Herzfrequenzschwankungen über einen Zeitraum von 10 Tagen vor. Die fünfte Publikation ist eine Folgestudie, die die Entwicklung und Implementierung einer webbasierten Anwendung namens HRpredict vorstellt. Die Ergebnisse zeigen, dass künstliche Intelligenz eine positive Auswirkung auf die Gesundheitsversorgung hat. Vertrauen der Nutzer und ihre Zufriedenheit mit dem Einsatz von künstlicher Intelligenz im Gesundheitswesen werden durch funktionale Interaktionen mit den Endnutzern beeinflusst. N2 - Negative societal consequences of artificial intelligence (AI) result from the loss of human trust in AI applications in healthcare Understanding the potential underlying of how artificial intelligence can be used to improve users’ health outcomes is instrumental in facilitating timely diagnosis, providing personalised healthcare, and evaluating prognoses in healthcare systems. The aim of this doctoral thesis is to investigate the influence of AI on user behaviour in the medical context. The thesis consists of four publications and one manuscript. The first publication provides an overview of AI use in healthcare delivery and its effects on user behaviour and perspectives. It emphasizes understanding the interaction between AI and users to maximize benefits. The second publication outlines a vision for sustainable innovations, highlights key components of sustainability, and examines positive effects on the healthcare system. It addresses challenges in global and rural healthcare and how sustainable technologies can offer solutions. The third publication addresses the impact of digital health solutions on users’ attitudes and perspectives regarding acceptance of digital health technologies. It underscores the importance of resolving data privacy concerns, improving transparency, and further research to expand understanding across demographic groups. The fourth manuscript proposes a random forest machine learning model to predict heart rate variations over ten days. It validates the model’s predictions based on smoking, alcohol consumption, and intake of coffee and energy drinks using synthetic data generation. The fifth publication is a follow-up study introducing the development and implementation of the web application HRpredict, which uses the predictive heart rate model to provide lifestyle recommendations to users. The results show that AI positively impacts healthcare, especially when developed for specific contexts such as predicting heart rate variability. User trust and satisfaction with AI use in healthcare are influenced by functional interactions with end users. This doctoral thesis contributes to advances in predictive AI research and its application in healthcare. It also highlights limitations of prior research on AI’s influence on user behaviour and recommends future studies to evaluate the significance of user-AI interaction. KW - Künstliche Intelligenz KW - Gesundheitswesen KW - Personalisierte Medizin KW - Vertrauen KW - Nutzerverhalten KW - Artificial intelligence KW - Healthcare KW - Personalised medicine KW - Trust KW - User behaviour KW - Gesundheitswesen KW - Künstliche Intelligenz KW - Benutzerverhalten KW - Individualisierte Medizin KW - Random Forest KW - Public health KW - Artificial hntelligence Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70733 ER - TY - THES A1 - Doku, Philip Laryea T1 - Investigation of the distinguishability of Giraud-Verneuil atomic blocks T1 - Untersuchung der Unterscheidbarkeit von Giraud-Verneuil-Atomblöcken N2 - In this work, we investigate the security of Elliptic Curve Cryptosystem (ECC) implementations against Side-Channel Analysis (SCA). ECC is well known for both its efficiency and strong security. However, it is also vulnerable to SCA. SCA exploits physical information leaked during the execution of the scalar multiplication (kP) operations. Countermeasures like regularity and atomicity have been developed against such attacks. This thesis, however, focuses on atomicity as a countermeasure. In this work, we focused on the atomic pattern proposed by Giraud and Verneuil used in the scalar multiplication operation. We implemented their atomic pattern using the right-to-left scalar multiplication algorithm on the P-256 elliptic curve, recommended by NIST. Our implementation was done using the FLECC cryptographic library, which supports constant-time operations, and it was executed on the Texas Instruments (TI) LAUNCHXLF28379D development board. We measured and collected the Electromagnetic (EM) emissions generated during the execution of the kP operation using measurement tools such as the Lecroy WavePro 604HD Oscilloscope, the Langer ICS 105 Integrated Circuit Scanner, and the Langer MFA-R 0.2-75 Near Field Probe. Our analysis focused on whether the Giraud and Verneuil atomic blocks could be distinguished based on their electromagnetic trace. We identified that when additionally inserted clock cycle processes were present in the execution, the atomic blocks could be visually distinguished from each other. However, after removing these processes, the atomic blocks became more synchronised and harder to distinguish, which reduced the risk of a successful SCA attack. These findings suggest that, although the atomic pattern was implemented correctly with dummy operations, its resistance to SCA can still be affected by the additional processes that are inserted on the hardware or software level. This means that atomicity alone as a countermeasure might not be enough to fully protect ECC implementations against SCA attacks. More research is required to investigate the reasons for the additionally inserted clock cycle processes that caused the distinguishability in the atomic blocks and also how intermediate operations are addressed in memory registers. This will help to better understand the processes that lead to the insertion of these additional clock cycles. This thesis is the first to experimentally implement and investigate Giraud and Verneuil’s atomic pattern on hardware and offer useful results that can be used to improve countermeasures against SCA. N2 - In dieser Arbeit untersuchen wir die Sicherheit von Implementierungen elliptischer Kurvenkryptosysteme (ECC) gegenüber Seitenkanalanalysen (SCA). ECC ist sowohl für seine Effizienz als auch für seine hohe Sicherheit bekannt. Allerdings ist es auch anfällig für SCA. SCA nutzt physikalische Informationen aus, die während der Ausführung von Skalar-Multiplikationsoperationen (kP) verloren gehen. Gegenmaßnahmen wie Regelmäßigkeit und Atomizität wurden gegen solche Angriffe entwickelt. Diese Arbeit konzentriert sich jedoch auf Atomizität als Gegenmaßnahme. In dieser Arbeit haben wir uns auf das von Giraud und Verneuil vorgeschlagene atomare Muster konzentriert, das in der Skalar-Multiplikationsoperation verwendet wird. Wir haben ihr atomares Muster unter Verwendung des von rechts nach links gerichteten Skalar-Multiplikationsalgorithmus auf der vom NIST empfohlenen elliptischen Kurve P-256 implementiert. Unsere Implementierung erfolgte unter Verwendung der FLECC-Kryptografie-Bibliothek, die Operationen mit konstanter Zeit unterstützt, und wurde auf dem Entwicklungsboard LAUNCHXLF28379D von Texas Instruments (TI) ausgeführt. Wir haben die während der Ausführung der kP-Operation erzeugten elektromagnetischen (EM) Emissionen mit Messgeräten wie dem Lecroy WavePro 604HD Oszilloskop, dem Langer ICS 105 Integrated Circuit Scanner und der Langer MFA-R 0,2-75 Nahfeldsonde gemessen und erfasst. Unsere Analyse konzentrierte sich darauf, ob die atomaren Blöcke von Giraud und Verneuil anhand ihrer elektromagnetischen Spuren unterschieden werden können. Wir stellten fest, dass die atomaren Blöcke visuell voneinander unterschieden werden konnten, wenn zusätzlich eingefügte Taktzyklusprozesse in der Ausführung vorhanden waren. Nach dem Entfernen dieser Prozesse wurden die atomaren Blöcke jedoch synchroner und schwerer zu unterscheiden, was das Risiko eines erfolgreichen SCA-Angriffs verringerte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das atomare Muster zwar mit Dummy-Operationen korrekt implementiert wurde, seine Widerstandsfähigkeit gegenüber SCA jedoch durch die zusätzlichen Prozesse, die auf Hardware- oder Softwareebene eingefügt werden, beeinträchtigt werden kann. Das bedeutet, dass Atomizität allein als Gegenmaßnahme möglicherweise nicht ausreicht, um ECC-Implementierungen vollständig vor SCA-Angriffen zu schützen. Es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die Gründe für die zusätzlich eingefügten Taktzyklusprozesse zu erforschen, die die Unterscheidbarkeit der atomaren Blöcke verursachten, und um zu untersuchen, wie Zwischenoperationen in Speicherregistern behandelt werden. Dies wird zu einem besseren Verständnis der Prozesse beitragen, die zur Einfügung dieser zusätzlichen Taktzyklen führen. Diese Arbeit ist die erste, die das atomare Muster von Giraud und Verneuil experimentell auf Hardware implementiert und untersucht und nützliche Ergebnisse liefert, die zur Verbesserung der Gegenmaßnahmen gegen SCA genutzt werden können. KW - Side Channel Analysis KW - Elliptic Curve Cryptosystem KW - Atomicity KW - Scalar Multiplication kP KW - FLECC KW - Kryptosystem KW - Elliptische Kurve KW - Seitenkanalattacke KW - Atomizität KW - Implementierung KW - Elliptische-Kurven-Kryptosysteme KW - Seitenkanalanalyse KW - Skalarmultiplikation kP KW - Horizontale Seitenkanalangriffe KW - Atomare Blöcke Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71404 ER - TY - THES A1 - Kared, Trusha T1 - Mathematical analysis, design, and validation of a high dynamic range, low noise differential mixer using SiGe microwave transistors T1 - Mathematische Analyse, Entwurf und Validierung eines differentiellen Mischers mit hohem Dynamikbereich und geringem Rauschen unter Verwendung von SiGe-Mikrowellen Transistoren N2 - The limits imposed by the wireless environment require the designer to consider noise, linearity, and power consumption. Bipolar technology has been the most appealing silicon technology due to its high-speed performance and well-engineered base parasitics. Its high transition frequency and low base resistance have resulted in remarkable noise performance. These advantages, combined with scaling flexibility, have made bipolar devices the fundamental component of silicon RF front-ends. With the growing demand for high-performance wireless applications from satellite and radar systems to 5G infrastructure, there is a strong need for advanced mixer architectures that can deliver high isolation, gain, and low noise across wide frequency ranges. The purpose of this dissertation was to describe the differential mixer and its mathematical properties in terms of gain and noise figure, and to explore further optimizations. In fact, it turned out that the mixer design was greatly improved in terms of both the noise figure and the intercept point. The active double-balanced down-conversion mixer is built on SiGe technology. The circuit exhibits significant improvement in terms of the mixer’s other performance parameter metrics. This dissertation presents a novel SiGe HBT-based differential double-balanced down-conversion mixer featuring significantly enhanced conversion gain, noise performance, linearity, dynamic range, and port-to-port isolation. Compared to existing designs, this mixer delivers outstanding performance, achieving a single-sideband (SSB) noise figure of 7 dB ± 0.4 dB, a conversion gain of 12 dB ± 1 dB, and exceptional isolation metrics RF-to-IF isolation greater than 35 dB, with LO-to-RF and LO-to-IF isolation exceeding 50 dB across the 0.5 GHz to 1.8 GHz frequency range. Furthermore, it has an Input third-order intercept point (IP3) of +4.7 dBm, an output third-order intercept point (OIP3) of +15 dBm, and a 1 dB compression point of –8 dBm. This high-performance down-conversion double-balanced mixer integrates several state-of-the-art innovations. A transformer-free single-ended-to-differential conversion enhances efficiency and eliminates unnecessary components at the RF stage. The dual-feedback linearization technique optimizes impedance matching while suppressing nonlinear distortion, ensuring superior linearity. Additionally, symmetrical active device layout and advanced multilayer PCB technology significantly mitigate LO-to-RF feedthrough, reducing crosstalk and maximizing port-to-port isolation. These advancements collectively result in a highly efficient, low-noise, and exceptionally linear mixer architecture, setting a new benchmark in SiGe HBT-based mixer technology rather than relying on noisy CMOS technology. Due to its higher fabrication complexity, lower yield at advanced nodes, and the necessity for more complicated design tactics in high-frequency applications, CMOS technology in small quantities is ultimately more costly than SiGe HBT-based designs. Although CMOS excels in low-power applications and large-scale digital integration, SiGe HBT remains a reasonably affordable option for high-performance RF N2 - Die durch drahtlose Umgebungen gesetzten Grenzen erfordern von Entwicklern die Berücksichtigung von Rauschverhalten, Linearität und Energieverbrauch. Bipolare Technologien haben sich aufgrund ihrer Hochgeschwindigkeitsleistung und optimierten Basisparasitiken als besonders attraktive Siliziumtechnologie erwiesen. Ein hoher transitfrequenz sowie ein niedriger Basiswiderstand führen zu exzellentem Rauschverhalten. Diese Vorteile, kombiniert mit der Skalierbarkeit, machen bipolare Bauelemente zu einer Schlüsselkomponente moderner Silizium-RF-Frontends. Mit dem wachsenden Bedarf an Hochleistungs-Wireless-Anwendungen – von Satelliten- und Radarsystemen bis hin zur 5G-Infrastruktur steigt die Nachfrage nach fortschrittlichen Mischerarchitekturen, die hohe Isolation, Verstärkung und geringe Rauschwerte über einen weiten Frequenzbereich ermöglichen. Ziel dieser Dissertation war es, den Differenzmischer und seine mathematischen Eigenschaften hinsichtlich Verstärkung und Rauschmaß zu analysieren und weitere Optimierungsmöglichkeiten zu untersuchen. Der aktive, doppelt balancierte Abwärtsmischer basiert auf SiGe-Technologie und zeigt signifikante Verbesserungen bei weiteren wichtigen Leistungsparametern. Diese Arbeit stellt einen neuartigen differenziellen, doppelt balancierten Abwärtsmischer auf Basis von SiGe-HBTs vor, der eine signifikant verbesserte Umwandlungsverstärkung, Rauschleistung, Linearität, Dynamikbereich sowie Port-zu-Port-Isolation bietet. Im Vergleich zu bestehenden Designs erreicht dieser Mischer herausragende Leistungswerte: eine Single-Sideband-Rauschzahl (SSB) von 7 dB ± 0,4 dB, einen Umwandlungsgewinn von 12 dB ± 1 dB sowie exzellente Isolationswerte – eine RF-zu-IF-Isolation von über 35 dB sowie LO-zu-RF- und LO-zu-IF-Isolationen von jeweils über 50 dB im Frequenzbereich von 0,5 bis 1,8 GHz. Darüber hinaus weist der Mischer einen Eingangs-Drittordnungs-Abfangpunkt (IP3) von +4,7 dBm, einen Ausgangs-IP3 von +15 dBm und einen 1-dB-Kompressionspunkt von –8 dBm auf. Der Mischer integriert mehrere moderne Innovationen: Eine transformatorfreie Single-Ended-zu-Differential-Konversion erhöht die Effizienz und reduziert Bauteile im HF-Zweig. Die duale Rückkopplungs-Linearisierung verbessert die Impedanzanpassung und unterdrückt nichtlineare Verzerrungen – für eine exzellente Linearität. Darüber hinaus minimieren eine symmetrische Anordnung aktiver Bauelemente sowie fortschrittliche Multilayer-PCB-Technologie die LO-zu-RF-Durchkopplung, verringern Übersprechen und maximieren die Port-zu-Port-Isolation. Das Ergebnis ist eine effiziente, rauscharme und lineare Mischerarchitektur, die neue Maßstäbe in der SiGe-HBT-Technologie setzt. Im Vergleich zu CMOS – das in kleinen Stückzahlen aufgrund hoher Komplexität und niedriger Ausbeute kostspieliger ist – bietet SiGe-HBT bei RF- und Analogschaltungen überlegene Leistung zu geringeren Kosten. KW - Down-conversion double balanced mixer KW - Noise figure KW - Dynamic range KW - Marchand balun KW - LO mixing core KW - Doppelt balancierter Abwärtsmischer KW - Rauschmaß KW - Dynamikbereich KW - Marchand-Balun KW - LO-Mischkern KW - Heterobipolartransistor KW - Siliciumhalbleiter KW - Germaniumlegierung KW - Mischer KW - Rauschmessung Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71216 ER - TY - JOUR T1 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg, 2025,28 (21.08.2025) N2 - Bekanntmachung über die Aufhebung des Master-Studienganges Verarbeitungstechnologien der Werkstoffe (M.Sc.) T3 - Amtliches Mitteilungsblatt der BTU Cottbus–Senftenberg - 2025, H. 28 Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70536 ER - TY - RPRT A1 - Schroth, Jil A1 - Draeger, Susan A1 - Gabriel, Janika A1 - Santucci, Daniele T1 - Hitze in der Stadt : eine sozial-räumlich differenzierte Analyse für Klimaanpassungsmaßnahmen aus Sicht der Stadtnutzenden in Berlin T1 - Urban heat : a socio-spatially differentiated analysis of climate adaptation measures from the perspective of urban users in Berlin N2 - Infolge des Klimawandels treten in Deutschland zunehmend extreme Wetterereignisse auf. Besonders Hitzewellen in Städten stellen eine wachsende Belastung dar, da sich hier der städtische Wärmeinseleffekt mit einer hohen baulichen Dichte überlagert. Diese Entwicklung hat direkte Auswirkungen auf das thermische Empfinden und die Gesundheit, insbesondere bei vulnerablen Gruppen wie älteren Menschen, Personen mit Vorerkrankungen oder Kindern. Während bisherige Forschung vor allem technische und planerische Anpassungsmaßnahmen betrachtet, fehlt es an fundierten sozialwissenschaftlichen Perspektiven. Das Forschungsprojekt „Hitze in der Stadt“ schließt diese Lücke, indem es die Beziehung zwischen der gebauten Umwelt, mikroklimatischen Bedingungen und der subjektiven thermischen Wahrnehmung untersucht. Als Fallbeispiel diente ein dicht bebautes Berliner Gründerzeitquartier mit geschlossener Blockrandbebauung und vielfältigen Nutzungen, das eine hohe Übertragbarkeit auf andere europäische Städte aufweist. Die methodische Vorgehensweise umfasste drei zentrale Bausteine: 1. Raumtypisierung – Das Untersuchungsgebiet wurde in sieben repräsentative Stadtraumtypen unterteilt (z. B. breite Hauptstraße, enge Gasse, Brunnenplatz im Park), um systematische Vergleiche zu ermöglichen. 2. Geführte Climate Walks mit integrierten mikroklimatischen Messungen – Zwei Gruppen, ältere Stadtnutzende (≥ 65 Jahre) und eine jüngere Vergleichsgruppe, durchquerten während sommerlicher Mittagshitze die definierten Raumtypen. In Echtzeit bewerteten sie ihre thermische Wahrnehmung und Aufenthaltsqualität. Parallel dazu wurden vor Ort Temperatur, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit, Strahlung und Oberflächentemperaturen (Wärmebild) gemessen und GPS-basiert verortet. Der Universal Thermal Climate Index (UTCI) diente als Referenz zur Bewertung der thermischen Belastung. 3. Fokusgruppen – In moderierten Diskussionen wurden die subjektiven Eindrücke vertieft, Einflussfaktoren herausgearbeitet und Bedarfe an die Außenraumgestaltung identifiziert. Die Ergebnisse zeigen: Hitzestress wird nicht allein durch Temperatur bestimmt. Faktoren wie Begrünung, Verschattung, Lärmpegel, Sauberkeit, Nutzungsart, Erwartung und Atmosphäre beeinflussen die Wahrnehmung erheblich. Begrünte, ruhige und saubere Orte mit Sitzgelegenheiten wurden auch bei hohen Temperaturen als deutlich angenehmer erlebt, während stark versiegelte, verkehrsbelastete Flächen als besonders belastend galten – exemplarisch am Rosenthaler Platz. Aus der Analyse wurden sechs zentrale Handlungsempfehlungen abgeleitet: (1) Aufenthaltsqualität als festen Bestandteil in Klimaanpassungsstrategien integrieren, (2) Belastungsfaktoren wie Lärm und Verkehr reduzieren, (3) Maßnahmen differenziert nach Raumtyp und Nutzung entwickeln, (4) öffentliche Wartezonen gezielt verbessern, (5) „kühle Wege“ zwischen wichtigen Zielen fördern, (6) geschlechter- und bildungssensible Ansätze in Planung und Kommunikation berücksichtigen. Das Projekt macht deutlich, dass effektive urbane Hitzestrategien nur durch interdisziplinäre Ansätze entstehen, die technische, gestalterische und soziale Dimensionen gleichwertig verbinden – mit dem Ziel einer klimaresilienten und sozial gerechten Stadtentwicklung. N2 - As a consequence of climate change, extreme weather events are occurring more frequently in Germany. Heatwaves in cities are among the most pressing challenges, as the urban heat island effect compounds the high building density. This development has direct impacts on thermal comfort and public health—especially for vulnerable groups such as older adults, people with pre-existing health conditions, or children. While most existing research focuses on technical and planning-based adaptation measures, there is still a lack of robust social science perspectives. The research project “Heat in the City” addresses this gap by examining the relationship between the built environment, microclimatic conditions, and subjective thermal perception. The case study focused on a densely built Berlin Gründerzeit neighborhood with closed perimeter block development and mixed uses, chosen for its high transferability to other European cities. The methodological approach comprised three main components: 1. Urban space typology – The study area was classified into seven representative urban space types (e.g., wide main street, narrow alley, fountain square in a park) to enable systematic comparisons. 2. Guided Climate Walks with integrated microclimatic measurements – Two participant groups, older urban residents (≥ 65 years) and a younger comparison group, walked through the predefined space types during midday summer heat. Participants assessed their thermal perception and perceived comfort in real time. Simultaneously, on-site measurements of air temperature, relative humidity, wind speed, radiation, and surface temperatures (thermal imaging) were taken and georeferenced via GPS. The Universal Thermal Climate Index (UTCI) served as the reference for evaluating thermal stress. 3. Focus groups – Moderated discussions were conducted to deepen the subjective impressions, identify influencing factors, and derive needs for climate adaptation measures. Findings reveal that heat stress is not determined by temperature alone. Elements such as greenery, shading, noise levels, cleanliness, type of use, and overall atmosphere strongly shape thermal perception. Green, quiet, and clean places with seating were perceived as significantly more comfortable even at high temperatures, while highly sealed, traffic-heavy areas—exemplified by Rosenthaler Platz—were rated as particularly stressful. From this analysis, six key recommendations were developed: (1) Integrate outdoor comfort as a core element in climate adaptation strategies, (2) Reduce stress factors such as noise and traffic, (3) Develop differentiated measures tailored to space type and usage, (4) Improve public waiting areas, (5) Promote “cool routes” between essential destinations, (6) Incorporate gender- and education-sensitive approaches in planning and communication. The project demonstrates that effective urban heat strategies can only be achieved through interdisciplinary approaches that combine technical, design, and social dimensions—working towards a climate-resilient and socially just urban development. KW - Urban heat island effect KW - Urban climate KW - Climate change KW - Heatstress KW - Climate adaption KW - Wärmeinseleffekt KW - Stadtklima KW - Klimawandel KW - Hitzestress KW - Klimaänderung KW - Berlin KW - Stadtsoziologie KW - Stadtleben KW - Stadtklima KW - Stadtplanung KW - Wärmeinsel KW - Klimaänderung KW - Hitzebelastung Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71491 ER - TY - THES A1 - Neisen, Martin T1 - The impact of prudential regulation, digitalisation, and ESG on the performance of banks’ business models in Europe T1 - Die Auswirkungen von aufsichtsrechtlichen Vorschriften, Digitalisierung und ESG auf die Leistungsfähigkeit der Geschäftsmodelle von Banken in Europa N2 - Banks’ business models and performance are heavily influenced by the trends of prudential regulation, digitalisation and Environmental, Social and Governance (ESG) factors. The aim of this research is to analyse how and to what extent these three major trends in the banking industry influence the performance of the business models of European banks. The main research question is whether these trends improve or deteriorate the performance of banks’ business models. The research question is divided into three sub-research questions, each focusing on one of the major trends and its impact on banks’ business models. The methodology of this research is based on the cumulative approach, which consists of presenting a set of five papers that have been published in reputable journals in the field of banking and finance. Each paper focuses on a specific aspect of the research question. As trends in the banking industry are not a measurable variable, they are defined for the purpose of answering the research question as constructs that can be made measurable using the variable risk-weighted assets. Each of the used papers cover a separate problem for the banking industry. The first paper analyses regulatory changes in the wake of the COVID pandemic. The second paper covers the impact of the output floor on the performance of banks’ business models. The third paper shows how ESG Ratings and additional capital requirements influence the performance of banks’ business models. The fourth paper covers the impact of AI in modelling credit risks, and finally, the impact of the EU implementation of Basel IV used. The research results of each paper are used to measure the change in the RWA. In the second step, the change of RWA is used as the independent variable that changes the business model performance. The analysed trends significantly influence the performance of business models but depends on the respective trend and individual case. This research offers a novel viewpoint in the banking literature and a valuable source for both practitioners and academic research. As the banking sector undergoes constant transformation, the insights obtained here emphasise the importance of adeptly managing the interplay of these trends to optimise business model performance. Other researchers can leverage this work as a catalyst for further research into the dynamic interplay between prudential regulation, digitalisation, ESG considerations and bank business model performance. Additionally, the linear association detected between these constructs and bank business model performance as measured by RAROC creates possibilities for quantitative research. This research stimulates further scholarly inquiry on this topic by highlighting the significance of these trends in determining the banking sector’s future. N2 - Die Geschäftsmodelle und die Profitabilität der Banken werden stark von den Trends der Bankenregulierung, der Digitalisierung und der Umwelt-, Sozial- und Governance-Faktoren (ESG) beeinflusst. Ziel dieser Arbeit ist es, zu analysieren, wie und in welchem Ausmaß diese drei großen Trends im Bankensektor die Profitabilität der Geschäftsmodelle europäischer Banken beeinflussen. Die Hauptforschungsfrage lautet, ob diese Trends die Profitabilität der Geschäftsmodelle von Banken verbessern oder verschlechtern. Die Forschungsfrage ist in drei Unterforschungsfragen unterteilt, die sich jeweils auf einen der Haupttrends und seine Auswirkungen auf die Geschäftsmodelle und der Profitabilität der Banken konzentrieren. Die Methodik dieser Arbeit basiert auf dem kumulativen Ansatz, der darin besteht, fünf Aufsätze zu nutzen, die in angesehenen Fachzeitschriften im Bereich Banken und Finanzen veröffentlicht wurden. Jeder Aufsatz konzentriert sich auf einen bestimmten Aspekt der Forschungsfrage. Da Trends im Bankensektor keine messbare Variable sind, wurden sie zum Zweck der Beantwortung der Forschungsfrage als Konstrukte definiert, die mit Hilfe der Variable risikogewichtete Aktiva messbar gemacht werden können. Jeder der verwendeten Aufsätze behandelt ein separates Problem für den Bankensektor. Das erste Papier analysiert die regulatorischen Änderungen im Zuge der COVID-Pandemie. Der zweite Aufsatz befasst sich mit den Auswirkungen des Basel IV Output Floors auf die Performance der Geschäftsmodelle der Banken. Der dritte Aufsatz zeigt, wie ESG-Ratings und zusätzliche Kapitalanforderungen die Profitabilität der Geschäftsmodelle von Banken beeinflussen. Der vierte Aufsatz befasst sich mit den Auswirkungen von KI bei der Modellierung von Kreditrisiken, und schließlich werden die Auswirkungen der EU-Umsetzung von Basel IV in Aufsatz fünf untersucht. Die Forschungsergebnisse der einzelnen Papiere werden verwendet, um die Veränderung der RWA zu messen. Im zweiten Schritt wird die Veränderung der RWA als unabhängige Variable verwendet, die die Profitabilität des Geschäftsmodells verändert. Im Ergebnis haben die analysierten Trends einen erheblichen Einfluss auf die Performance von Geschäftsmodellen, hängen aber von dem jeweiligen Trend und dem Einzelfall ab. Diese Arbeit bietet eine neue Sichtweise in der Bankenliteratur und ist eine wertvolle Quelle sowohl für Praktiker als auch für die akademische Forschung. Da der Bankensektor einem ständigen Wandel unterliegt, unterstreichen die hier gewonnenen Erkenntnisse, wie wichtig es ist, das Zusammenspiel dieser Trends geschickt zu managen, um die Profitabilität des Geschäftsmodells zu optimieren. Andere Forscher können diese Arbeit als Katalysator für die weitere Erforschung des dynamischen Zusammenspiels zwischen aufsichtsrechtlicher Regulierung, Digitalisierung, ESG-Faktoren und der Performance von Bankgeschäftsmodellen nutzen. Darüber hinaus schafft der festgestellte lineare Zusammenhang zwischen diesen Trends und der gemessenen Performance des Geschäftsmodells von Banken Möglichkeiten für die weitere quantitative Forschung. Diese Arbeit regt weitere wissenschaftliche Untersuchungen zu diesem Thema an, indem sie die Bedeutung dieser Trends bei der Bestimmung der Zukunft des Bankensektors hervorhebt. KW - Bank business models KW - Prudential regulation KW - Digitalisation KW - ESG risks KW - AI KW - Bankenregulierung KW - Digitalisierung KW - ESG KW - Geschäftsmodelle KW - Künstliche Intelligenz KW - Bank KW - Regulierung KW - Digitalisierung KW - Künstliche Intelligenz KW - Environmental, Social and Governance Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71398 ER - TY - THES A1 - Kayatz, Benjamin T1 - Supporting accounting and decision-making in agricultural water management under data scarcity : chances, limits and potential improvements T1 - Bilanzierung und Entscheidungsfindung im landwirtschaftlichen Wassermanagement unter begrenzter Datenverfügbarkeit : Chancen, Grenzen und Verbesserungsmöglichkeiten N2 - Alleviating water scarcity and ending hunger are two Sustainable Development Goals that are inextricably linked, as 70% of water is used for agricultural production. However, assessing and identifying improved water management requires costly field trials or knowledge and data to run agro-hydrological models. This thesis addresses this challenge by integrating an agro-hydrological model with global soil, crop and climate datasets into a user-friendly, web-based agricultural water management assessment tool, the Cool Farm Tool Water (CFTW). This dissertation substantially contributes to the development and assessment of this modelling framework as well as identifies levers to enhance the model performance. Model results were compared to published scientific field trials, eddy covariance observations as well as Water Footprint Network data. Finally, the model framework was applied to five cereals across India between 2005 and 2014, representing a high spatial, inter- and intra-annual heterogeneity. The modelling framework explained 96% of the variability in seasonal water footprints and reduced the error of water footprints by 70% compared to state-level averages by the Water Footprint Network. However, CFTW captured only 50% of the variance in seasonal crop water use. CFTW enables the assessment of the daily dynamics of evapotranspiration, can reproduce daily crop water stress but overestimates irrigation requirements by an average of 40%. It helps identify relative improvements in agricultural water management but lacks the accuracy for absolute assessments. Using local input data reduced the bias from 18.6% to 4.3% for evapotranspiration. While results showed site- and season-specific differences, the greatest model improvement is replacing global precipitation data with local observations, reducing e.g. the bias by 70.6% for daily water use. Water footprints and water use of India revealed the importance of considering crop-, season-, year- and location-specific differences. Total Rabi (dry season) water footprints were between 33.4% and 45.0% lower than Kharif (monsoon) water footprints. However, the Rabi blue water footprints accounted for up to 78.3%. Overall, India increased cereal production by 26.4% without utilising additional water resources, mainly through increases in yield, partly by shifting production to the higher-yielding Rabi season. CFTW supports addressing water scarcity and food security at seasonal timescales and, to some extent, at daily timescales. Global datasets combined with an uncalibrated agro-hydrological model can inform improved agricultural water management by providing water footprints, water use and water stress. However, model outcomes also revealed considerable offsets. These results highlight the difficulties of overcoming data scarcity in decision support tools for agricultural water management. The rapid development of global datasets may help to overcome identified limitations in the future. N2 - Die Bekämpfung von Wasserknappheit und Hunger sind eng miteinander verknüpft, da 70% der globalen Wassernutzung auf die landwirtschaftliche Produktion entfallen. Die Bewertung und Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten im landwirtschaftlichen Wassermanagement erfordern jedoch kostenintensive Feldversuche oder fundierte Kenntnisse sowie geeignete Daten für den Einsatz agrarhydrologischer Modelle. Die vorliegende Arbeit greift dies auf, indem sie ein agrohydrologisches Model mit globalen Datensätzen zu Boden-, Pflanzen- und Klimainformationen in einem nutzerfreundlichen, webbasierten Tool, dem des Cool Farm Tool Water (CFTW), vereint. Diese Dissertation trägt maßgeblich zur Entwicklung und Bewertung des Modellansatzes bei und erarbeitet Möglichkeiten zur Optimierung. Die Resultate wurden mit Daten aus wissenschaftlichen Feldversuchen sowie Informationen des Water Footprint Network verglichen. Darüber hinaus analysiert diese Arbeit den Getreideanbau in Indien zwischen 2005 und 2014 mit Hilfe des CFTW. Dieser Modellaufbau kann 96% der Variabilität der saisonalen Wasserfußabdrücke abbilden und reduziert den Fehler um 70% verglichen zu den Durchschnittswerten des Water Footprint Network. Jedoch konnte CFTW nur 50% der Varianz der saisonalen Wassernutzung erfassen. Das Modell ermöglicht die Simulation der täglichen Schwankungen der Evapotranspiration, unterschätzt jedoch die absoluten Werte. Relative Verbesserungen des landwirtschaftlichen Wassermanagements können identifiziert werden. Durch die Verwendung lokaler Inputdaten kann der Bias von 18,6% auf 4,3% reduziert werden. Darüber hinaus kann CFTW den täglichen Wasserstress der Nutzpflanzen erfassen, überschätzt jedoch den Bewässerungsbedarf um durchschnittlich 40%. Trotz orts- und saisonspezifischer Unterschiede stellt die Nutzung lokaler Niederschlagsdaten den größten Hebel zur Verbesserung der Modellergebnisse dar. Diese reduzieren den Bias der täglichen Wassernutzung um 70,6%. Die Auswertung der Wasserfußabdrücke und der Wassernutzung in Indien zeigt die große Bedeutung kultur-, saison-, jahres- und standortspezifischer Auswertungen. So ist beispielhaft der durchschnittliche Gesamtwasserfußabdruck während der Trockenzeit zwischen 33,4% und 45,0% niedriger verglichen zur Monsunzeit, zeigt jedoch mit bis zu 78,3% eine größere Abhängigkeit vom blauen Wasser. Die Ergebnisse zeigen, dass die indische Getreideproduktion um 26,4% gestiegen ist, ohne zusätzliche Wasserressourcen zu nutzen. Dies ist im Wesentlichen auf Ertragssteigerungen der Getreidekulturen zurückzuführen. Globale Datensätze in Kombination mit einem unkalibrierten agrarhydrologischen Modell liefern zuverlässige Bewertungen des saisonalen Wasserfußabdrucks und gute Resultate für den täglichen Wasserverbrauch und Wasserstress. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zur Bewertung und Verbesserung des Wassermanagements. Dennoch zeigten einige Modellergebnisse erhebliche Abweichungen und verdeutlichen die große Herausforderung, die sich aus fehlenden Daten für Entscheidungsprozesse ergeben. KW - Argricultural water management KW - Cool Farm Tool KW - Decision support tool KW - Crop water use KW - Data scarcity KW - Landwirtschaftliches Wassermanagement KW - Entscheidungshilfe KW - Wassernutzung von Kulturpflanzen KW - Datenmangel KW - Bewässerungswirtschaft KW - Wasserverbrauch KW - Wassereinsparung KW - Getreidebau KW - Ökologischer Fußabdruck KW - Wasserstress Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70672 ER - TY - THES A1 - Walden, Jasper V. M. T1 - Advances in industrial heat recovery and heat pump integration : steady-state and time-resolved approaches T1 - Fortschritte in der industriellen Wärmerückgewinnung und Wärmepumpenintegration : stationäre und zeitaufgelöste Ansätze N2 - Decarbonizing the industrial sector requires efficient use and electrification of process heat. Industrial heat pumps offer an efficient way to electrify process heat of temperatures up to 450 °C depending on the process and economic boundary conditions. However, mere substitution of conventional boiler systems with heat pumps is non trivial, as the efficiency of a heat pump strongly depends on the temperature levels it operates between and consequently its integration point. Conventional heat pump integration provides thermodynamic guidance, though it does not assess economic- or ecological optimal integration. Furthermore, the existing methods typically consider static or semi-static process data, although most industrial processes experience temperature and heat load fluctuations in the process streams. The current thesis explores optimal heat pump integration and the incorporation of time-resolved process data in Process Integration methodologies. To establish the foundations of heat pump integration, an analytical equation for the optimal heat pump heat sink temperature is derived. The equation reveals key parameters influencing heat pump integration and their respective impact. While the analytical equation determines the optimal heat pump integration for stationary process data, real world heat pump integration is influenced by process fluctuations. These fluctuations can impact heat transfer, affecting the efficiency of both heat recovery and heat pumps. To account for process fluctuations in heat exchanger network design, hourly process data is clustered into a representative dataset. Consequently, a heat exchanger network is designed and evaluated through dynamic simulation. An annual heat recovery benchmark, derived from hourly heat recovery potentials, serves as a reference. For heat pump integration with time-resolved process data, a method utilizing mathematical programming is introduced. To quantify the benefits, the method is put into comparison with conventional approaches as the Time-Average-Model. The method was further extended to assess the impact and requirement for heat pump load flexibility by introducing a reduced-order part load heat pump model. The analytical equation revealed that the electricity-to-reference fuel price ratio is the most influential parameter for heat pump adoption in industry, thus offering valuable insight for policy development. Despite the added complexity of time-resolved process data, the work demonstrated that accounting for hourly process demands provides significant economic and environmental benefits while improving technical feasibility. This highlights the potential of leveraging time-resolved data in process design to improve both economic performance and decarbonization. N2 - Die Dekarbonisierung des Industriesektors erfordert eine effiziente Nutzung und Elektrifizierung von Prozesswärme. Industrielle Wärmepumpen bieten eine effiziente Möglichkeit, Prozesswärme bei Temperaturen von bis zu 450 °C zu elektrifizieren, abhängig von den Prozess- und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Der bloße Ersatz fossiler Wärmeerzeuger durch Wärmepumpen ist jedoch nicht trivial, da die Effizienz einer Wärmepumpe von den Temperaturniveaus abhängt, zwischen denen sie betrieben wird, und somit von ihrem Integrationspunkt. Konventionelle Methoden zur Wärmepumpenintegration bieten zwar thermodynamische Leitlinien, umfassen jedoch nicht die wirtschaftlich oder ökologisch optimale Integration. Zudem berücksichtigen bestehende Ansätze typischerweise statische oder semi-statische Prozessdaten, obwohl die meisten industriellen Prozesse Schwankungen in Temperatur und Wärmelast der Prozessströme aufweisen. Die vorliegende Dissertation untersucht die optimale Integration von Wärmepumpen sowie die Einbindung zeitaufgelöster Prozessdaten in Methoden der Prozessintegration. Zur Erweiterung der Wärmepumpenintegration wird eine analytische Gleichung für die ökonomisch- oder ökologisch-optimale Wärmesenken-Temperatur hergeleitet, die die Einflussparameter und deren Auswirkungen aufzeigt. Während die analytische Gleichung die optimale Wärmepumpenintegration für stationäre Prozessdaten bestimmt, wird die reale Wärmepumpenintegration durch Prozessschwankungen beeinflusst. Diese Schwankungen können den Wärmeübergang verändern und damit die Effizienz sowohl der Wärmerückgewinnung als auch der Wärmepumpen beeinflussen. Zur Berücksichtigung dieser Schwankungen wurden stündliche Prozessdaten durch Clustering vereinfacht. Anschließend wurde ein Wärmeübertragernetzwerk entworfen und mit dynamischer Simulation bewertet, wobei ein jährlicher Wärmerückgewinnungsbenchmark als Referenz diente. Für die Integration von Wärmepumpen mit zeitaufgelösten Prozessdaten wurde eine Methode auf Basis mathematischer Programmierung vorgestellt. Um die Vorteile dieser Methode zu quantifizieren, wurde sie mit herkömmlichen Ansätzen, wie dem Time-Average Model, verglichen. Die Methode wurde erweitert, um die Auswirkungen und Anforderungen an die Lastflexibilität von Wärmepumpen zu bewerten. Die analytische Gleichung zeigte, dass das Verhältnis von Strompreis zu Referenzbrennstoffpreis der wichtigste Parameter für die Wärmepumpenintegration in der Industrie ist. Trotz der zusätzlichen Komplexität durch zeitaufgelöste Prozessdaten, zeigt die vorliegende Forschung, dass deren Berücksichtigung erhebliche wirtschaftliche und ökologische Vorteile bietet und gleichzeitig die technische Funktionsfähigkeit verbessert. Dies unterstreicht das Potenzial zeitaufgelöster Daten im Prozessdesign zur Verbesserung sowohl der wirtschaftlichen Leistung als auch der Dekarbonisierung. KW - Industrial heat pumps KW - Process integration KW - Heat recovery KW - Decarbonization KW - Industrial electrification KW - Industrielle Dekarbonisierung KW - Industrielle Wärmepumpen KW - Prozessintegration KW - Zeitaufgelöste Prozessdaten KW - Energieeffizienz KW - Großwärmepumpe KW - Zeitauflösung Prozessdaten KW - Dekarbonisierung KW - Energieeffizienz Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71136 ER - TY - JOUR A1 - Martienssen, Marion A1 - Riedel, Ramona A1 - Kühne, Tom T1 - Contribution of professional cleaning to indoor air and sewage pollution JF - Sustainable Chemistry N2 - In this study, several professional cleaning products were analyzed for their impact on local air and sewage contamination. The products were first analyzed for their content of potentially harmful ingredients, their biodegradability, and the potential for the mobilization of hazardous substances from the floorings that were cleaned. The contribution of the cleaning products to sewage pollution with environmentally hazardous substances was studied at full scale. All commercially available cleaning products studied were declared to be environmentally friendly (labeled with the EU Ecolabel). However, despite being labeled as “green” products, between 16 and 24 volatile harmful ingredients were identified. An optimized experimental product, produced completely from natural raw materials, also contained several harmful substances originating from the herbal raw materials themselves. During the field study, we identified a range of trace substances in the sewage. Eight of these substances (e.g., p-cymene, butanone, eucalyptol) significantly originated from the cleaning products. Several others may have originated from the cleaning products, but other sources were also possible. The flooring materials that were cleaned contained several harmful substances themselves. The release of some substances (e.g., toluene) into the sewage significantly increased during the cleaning process. KW - Professional cleaning agents KW - Trace substances KW - Biodegradability KW - Sewage pollution KW - Environmental impact Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71378 SN - 2673-4079 VL - 5 IS - 4 SP - 275 EP - 286 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Lee, Roh Pin A1 - Reb, Jochen T1 - “Waste-to-Products” for the sustainability transformation of megacities : case analysis of impacts of public knowledge and perception on chemical recycling deployment in Singapore JF - Cleaner Waste Systems N2 - Megacities generate significant amounts of unsorted domestic waste. Rather than being landfilled/incinerated, this could be used to substitute fossil resources for chemical production via chemical recycling (CR). CR thus represents an opportunity for a parallel achievement of multiple sustainability goals from resource efficiency, decarbonization to circularity and sustainable waste management. However, as an emerging technology, its potential contributions to a nation’s sustainability transformation remain debated. While extant literature in the fields of waste management and CR have predominantly focused on waste sorting/segregation/collection as well as techno-economical-ecological feasibility of CR technologies respectively, insights into human factors which could hinder CR deployment in the forms of pyrolysis and gasification for the sustainable waste management in megacities remain lacking. To address this gap, this study implemented a representative online survey in Singapore – a megacity in Southeast Asia aiming to transit towards circularity and zero-waste by 2030 – and enabled first and novel insights into factors in the human dimension which would (1) influence proper waste separation/recycling behaviors – a prerequisite for the successful implementation of waste pyrolysis, and (2) impact societal support for using domestic waste for chemical production via waste gasification rather than for energy production via waste incineration – the dominant waste management approach in Singapore. Study insights regarding the impacts of the human factor and the identified opportunities for CR integration in a nation’s waste system – besides extending extant waste management and CR literature – furthermore act as a blueprint for sustainable waste management and green chemistry for the sustainability transformation of other megacities. KW - Chemical recycling KW - Waste pyrolysis KW - Waste gasification KW - Domestic waste KW - Perception Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1016/j.clwas.2025.100359 SN - 2772-9125 VL - 12 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - von Werner, Dina A1 - Glasauer, Stefan T1 - Increased breathlessness in post-COVID syndrome despite normal breathing patterns in a rebreathing challenge JF - Scientific Reports N2 - Severe symptoms in the absence of measurable body pathology are a frequent hallmark of post-COVID syndrome. From a Bayesian Brain perspective, such symptoms can be explained by incorrect internal models that the brain uses to interpret sensory signals. In this pre-registered study, we investigate whether induced breathlessness perception during a controlled CO2rebreathing challenge is reflected by altered respiratory measures (physiology and breathing patterns), and propose different computational mechanisms that could explain our findings in a Bayesian Brain framework. We analysed data from 40 patients with post-COVID syndrome and 40 healthy participants. Results from lung function, neurological and neurocognitive examination of all participants were within normal limits on the day of the experiment. Using a Bayesian repeated-measures ANOVA, we found that patients’ breathlessness was strongly increased (BF10,baseline=8.029, BF10,rebreathing=11636, BF10,recovery=43662) compared to controls. When excluding patients who hyperventilated (N = 8, 20%) during the experiment from the analysis, differences in breathlessness remained (BF10,baseline=1.283, BF10,rebreathing=126.812, BF10,recovery=751.282). For physiology and breathing patterns, all evidence pointed towards no difference between the two groups (0.307 > BF10 < 0.704). In summary, we found intact breathing patterns and physiology but increased symptom perception in patients with post-COVID syndrome. KW - Cognitive neuroscience KW - Fatigue KW - Perception KW - Respiratory signs and symptoms KW - Sensorimotor processing Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1038/s41598-025-11728-x SN - 2045-2322 VL - 15 PB - Springer Nature CY - London ER - TY - JOUR A1 - Hozad, Ahmad Shabir A1 - Abendroth, Christian T1 - Electro-composting : an emerging technology JF - Fermentation N2 - This study focuses on electrical stimulation for composting. Using the PSALSAR method, a comprehensive systematic review analysis identified 22 relevant articles. The examined studies fall into four main systems: electric field-assisted aerobic composting (EAAC), electrolytic oxygen aerobic composting (EOAC), microbial fuel cells (MFCs), and thermoelectric generators (TEGs). Apart from the main systems highlighted above, bioelectrochemically assisted anaerobic composting (AnCBE, III) is discussed as an underexplored system with the potential to improve the efficiency of anaerobic degradation. Each system is described in terms of key materials, composter design, operating conditions, temperature evolution, compost maturity, microbial community, and environmental outcomes. EAAC and EOAC systems accelerate organic matter decomposition by improving oxygen distribution and microbial activity, whereas MFC and TEG systems have dual functioning due to the energy generated alongside waste degradation. These innovative systems not only significantly improve composting efficiency by speeding up organic matter breakdown and increasing oxygen supply but also support sustainable waste management by reducing greenhouse gas emissions and generating bioelectricity or heat. Together, these systems overcome the drawbacks of conventional composting systems and promote future environmental sustainability solutions. KW - Electric field-assisted KW - Composting KW - Bioelectrochemical treatment KW - Energy generation KW - Waste management Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.3390/fermentation11070401 SN - 2311-5637 VL - 7 IS - 11 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Ojo, Sola A1 - Asamoah, Solomon A1 - Albrecht, Eike A1 - Ibrahim, Bachar T1 - Integrating Sustainable Development and Disaster Mitigation into Climate Policies to Support Water Security in Africa JF - Earth N2 - Africa’s water security is inextricable from the recent patterns of climate variability. Effective formulation and implementation of climate policies require efficient integration of disaster mitigation and sustainable development to eliminate maladaptation and enhance water security. However, practical implementation is still lacking in many African countries. This study aims to examine practical measures and strategies for the integration of sustainable development and disaster mitigation into climate policies to enhance water security in Africa. A systematic bibliometric and thematic analysis was conducted using 95 peer-reviewed articles within the period 2010 to 2025 from the Scopus database. Software and frameworks such as VOSviewer and the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews (PRISMA) were employed to analyze publication trends, co-authorship networks, keyword co-occurrence, and themes. The study revealed current research themes such as nature-based solutions for water security, climate-resilient infrastructure and technologies, and practical measures, such as eco-based adaptation and water energy food nexus, as some components of climate policy integration that can enhance water security in Africa. The study offers key policy recommendations for policymakers in the implementation of integrated climate policies adequate and effective enough to deal with water security issues in Africa. KW - Water security KW - Sustainable development KW - Disaster prevention KW - Climate policy KW - Africa Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.3390/earth6020057 SN - 2673-4834 VL - 6 IS - 2 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Dahmani, Maewa A1 - Fellah, Mamoun A1 - Hezil, Naouel A1 - Benoudia, Mohamed-Cherif A1 - Obrosov, Aleksei A1 - El-Hiti, Gamal A. A1 - Weiss, Sabine T1 - Bioactivity and tribological performance of a novel nano-biomaterial beta-type Ti-alloy JF - Journal of Materials Research and Technology N2 - This study investigates the bioactivity; wear performance, and topography of a novel beta-type titanium-based alloy using techniques such as scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and 2D and 3D analysis. The tribological test was evaluated using a ball-on-disk tribometer in a wet environment. Different loads of 2, 6, and 10 N were applied during the evolution. The data results indicate a significant effect of the milling process on the formation of the hydroxyapatite layer on the surfaces of the Ti–Nb–Mo alloy. Both the wear volume and rate showed a consistent trend of decrease as the milling time increased from 2 to 12 h for all applied loads. The minimum values of wear and volume were reached after 12 h of milling. The improvement in tribological behavior can be attributed to the improved mechanical properties of the alloys. In addition, the significant presence of niobium (Nb) and molybdenum (Mo) plays a critical role in achieving high coefficient of friction values. The primary wear mechanism observed in the Ti–25Nb–25Mo system was adhesive wear in addition to abrasive wear. With its lower Young’s modulus and favorable biological and tribological properties, the Ti–25Nb–25Mo alloy represents a promising option for bone tissue applications in orthopedics. KW - Ti–25Nb–25Mo KW - Milling time KW - Bioactivity KW - Hydroxyapatite KW - Friction coefficient Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.03.180 SN - 2214-0697 VL - 36 SP - 2297 EP - 2316 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - THES A1 - Loulit, Amine T1 - Semi Markov Chain models and Cross Entropy approach : tools for industrial maintenance costs optimization T1 - Semi-Markovketten und Kreuzentropie-Methode : Werkzeuge zur Optimierung von Wartungskosten bei Industrieprozessen N2 - Importance sampling methods, particularly the Cross Entropy (CE) Approach, were originally used to give estimates of rare events probabilities; but recent literature highlights also the usefulness of the Cross-Entropy Method for optimizations. The (CE) approach has its benefits for noisy optimization problems, for which the objective function has no closed analytical form. In this thesis, we present an example of such a noisy optimization problem: the minimization of the expected total cost per time unit of industrial maintenance actions over a fixed horizon. After giving a brief description of different maintenance philosophies (time based versus condition based, we embed our maintenance problem into a Semi Markov Chain (SMC) framework that allows for simulating failure occurrences in industrial systems. In the theoretical part of this PhD thesis, we show that convergence of the maintenance optimization problem reduces to proving the asymptotic stability of the Cross Entropy method that boils down to a stochastic differential equation of Robbins Monro form. The numerical part consists in considering (truncated) Gaussian and Weibull distributions as candidate distributions belonging to the so-called natural exponential family, and evaluating their impacts on minimizing maintenance costs. N2 - Importance-Sampling, insbesondere der Cross-Entropy-Ansatz (CE-Ansatz), wurde ursprünglich entwickelt, um die Wahrscheinlichkeit seltener Ereignisse zu schätzen, neuere Literatur hebt aber ebenso die Nützlichkeit der CE-Methode für die Optimierung hervor. Der CE-Ansatz hat seine Vorteile bei verrauschten Optimierungsproblemen, deren Zielfunktion keine geschlossene analytische Form hat. In dieser Arbeit betrachten wir ein Beispiel für ein solches verrauschtes Optimierungsproblem: die Minimierung der erwarteten Gesamtkosten pro Zeiteinheit von industriellen Wartungsmaßnahmen über einen festen Zeithorizont. Dazu beschreiben wir zunächst verschiedene Modellierungsansätze für Wartungsprobleme (zeit- bzw. zustandsbasiert) und formulieren die entsprechenden Modelle dann im Rahmen von Markov-Erneuerungsprozessen (engl.: semi Markov chains), mit denen Ausfälle in industriellen Produktionssystemen simuliert werden können. Im theoretischen Teil dieser Doktorarbeit zeigen wir, dass die Konvergenz des Wartungsoptimierungsproblems der asymptotischen Stabilität der CE-Methode entspricht, was auf eine Stabilitätsbetrachtung für eine stochastische Differentialgleichung in Robbins-Monro-Form hinausläuft. Im numerischen Teil betrachten wir (abgeschnittene) Gauß- und Weibull-Verteilungen als Kandidatenverteilungen (aus der sogenannten natürlichen Exponentialfamilie) und bewerten ihren Einfluss auf die Minimierung der Wartungskosten. KW - Maintenance optimization KW - Cross Entropy KW - Semi Markov Chain KW - Stochastic differential equation KW - Global convergence KW - Markov-Erneuerungsprozessen KW - Stochastische Differentialgleichungen KW - Robbins-Monro-Prozess KW - Zubov-Methode KW - Cross-Entropie-Methode KW - Semi-Markov-Prozess KW - Robbins-Monro-Prozess Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70608 ER - TY - THES A1 - Muñoz Hernandez, Hector Gerardo T1 - Enhancing single-instruction multiple-threads FPGA-based processors with high-bandwidth-memory T1 - Verbesserung von Single-Instruction Multiple-Threads FPGA-basierten Prozessoren mit High-Bandwidth-Memory N2 - The gap between memory bandwidth and processing power has been expanding continuously. Not long ago, some memory technology initiatives have been proposed in order to bridge this disparity. One of the most promising solutions comes in the form of 3D stacked memories like High-Bandwidth Memory (HBM). By adding several and wider memory channels that can do memory transactions in parallel, these memories increase significantly the data throughput and aim to close the aforementioned gap. A popular way to prototype and test these memories is to integrate them with Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) due to their high reconfigurability. Graphic Processing Units (GPUs) are another inherently parallel targeted hardware, and so some advances in integrating GPUs with HBM are already present in the industry. This new technology integration brings a paradigm shift because in order to fully take advantage of the parallel nature of HBM, the hardware design has to also support this highly parallel data throughput. While GPUs provide high data processing parallelism, FPGAs are known for their flexibility. Intellectual Property (IP) blocks are an example of this flexibility, because they are a bundle of Hardware Description Language (HDL) code which can be included in an existing implementation of an FPGA, adding functionality to it. Soft-IP-cores implemented on reconfigurable hardware, are a solution that offers advantages from both worlds, where a soft-GPU could be hosted in an FPGA. There is, however, a gap in knowledge on how 3D stacked memories support soft-GPU-cores. This thesis analyses this gap and provides insights into how HBM memories can be exploited in soft-GPU-cores. To accomplish such an endeavor, this thesis presents, evaluates, and analyzes a complete open-source environment that consists of a soft-GPU with HBM compatibility. The contributions are composed of several different tools ranging from the model simulator, to easy-to-use implementation flow on real hardware. The environment also includes a roofline model which is used to analyze how applications from different domains behave and can be optimized in the custom hardware. N2 - Die Lücke zwischen Speicherbandbreite und Verarbeitungsleistung hat sich kontinuierlich vergrößert. Vor nicht allzu langer Zeit wurden einige Speichertechnologie-Initiativen vorgeschlagen, um diese Diskrepanz zu überbrücken. Eine der vielversprechendsten Lösungen sind 3D-gestapelte Speicher wie High Bandwidth Memory (HBM). Durch das Hinzufügen mehrerer und breiterer Speicherkanäle, die Speichertransaktionen parallel durchführen können, erhöhen diese Speicher den Datendurchsatz erheblich und zielen darauf ab, die vorgenannte Lücke zu schließen. Ein beliebter Weg, um diese Speicher als Prototypen zu entwickeln und zu testen, ist ihre Integration in Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) aufgrund ihrer hohen Rekonfigurierbarkeit. Graphical Processing Units (GPUs) sind eine weitere, von Natur aus parallel ausgerichtete Hardware, und so gibt es in der Industrie bereits einige Fortschritte bei der Integration von GPUs mit HBM. Diese neue Technologieintegration bringt einen Paradigmenwechsel mit sich, denn um die Vorteile der Parallelität von HBM voll auszuschöpfen, muss auch das Hardwaredesign diesen hochparallelen Datendurchsatz unterstützen. Während GPUs eine hohe Datenverarbeitungsparallelität bieten, sind FPGAs für ihre Flexibilität bekannt. Intellectual Property (IP)-Blöcke sind ein Beispiel für diese Flexibilität, denn sie sind ein Bündel von Hardware Description Language (HDL)-Code, der in eine bestehende Implementierung eines FPGA eingefügt werden kann, um dessen Funktionalität zu erweitern. Soft-IP-Cores, die auf rekonfigurierbarer Hardware implementiert sind, stellen eine Lösung dar, die Vorteile aus beiden Welten bietet, wobei eine Soft-GPU in einem FPGA untergebracht werden könnte. Es gibt jedoch eine Wissenslücke darüber, wie 3D-gestapelte Speicher Soft-GPU-Kerne unterstützen. Die vorliegende Arbeit analysiert diese Lücke und gibt Einblicke, wie HBM-Speicher in Soft-GPU-Kernen genutzt werden können. Um ein solches Vorhaben zu erreichen, wird in dieser Arbeit eine vollständige Open-Source-Umgebung vorgestellt, bewertet und analysiert, die aus einer Soft-GPU mit HBM-Kompatibilität besteht. Die Beiträge setzen sich aus mehreren verschiedenen Tools zusammen, die vom Modellsimulator bis zum einfach zu verwendenden Implementierungsfluss auf echter Hardware reichen. Die Umgebung umfasst auch ein Roofline-Modell, mit dem analysiert wird, wie sich Anwendungen aus verschiedenen Bereichen in der benutzerdefinierten Hardware verhalten und optimiert werden können. KW - Field programmable gate array KW - Soft-core KW - High-bandwidth-memory KW - RISC-V KW - Embedded systems KW - FPGA KW - HBM KW - Eingebettete Systeme Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71301 ER - TY - THES A1 - Dikariev, Illia T1 - Relaxierungen von Steuerungsproblemen mit unendlichem Zeithorizont : Young-Maße und Existenz optimaler Lösungen T1 - Relaxations of optimal control problems with infinite horizon : Young measures and existence of optimal solutions N2 - The focus of this work is on the development of existence results for non-convex optimal control problems over an unbounded time horizon. The work is structured into three parts: - the elaboration of necessary functional-analytic foundations, - the derivation of equivalence relations between different types of relaxations, - existence statements for both compact and unbounded control domains. Particularly, the topology of compact convergence is introduced on the space of locally absolutely continuous functions. Further we develop embedding theorems and a Hardy inequality in relation to weighted reflexive Sobolev spaces, which are proposed as state spaces. The integrand of the objective functional is assumed to be a non-negative normal integrand, and the state equation is assumed to be a Carathéodory differential equation. The time interval is endowed with measures induced by weights. We present sufficient conditions to establish the equivalence of three pertinent types of relaxations Γ-regularization, generalized control, and sliding mode. To establish the existence results, we focus on the relaxation based on generalized controls (Young measures). In this context, we develop a suitable disintegration theorem and a weakened Prokhorov condition that are especially applicable to the case of generalized controls and non-linear state equations over an unbounded control domain. On the measure spaces, we introduce the vague or tight topology, depending on whether the control domain is compact or not. In the final part of the work we propose growth conditions on the integrand and on the right-hand side of the state equation to enforce closedness and compactness properties of an admissible set. Correspondingly, appropriate lemmas and existence theorems are presented for the cases of a compact resp. unbounded control domain, based on an existence theorem by Weierstrass. Finally, the existence results are illustrated through application examples. N2 - Der Fokus der vorliegenden Arbeit liegt auf der Entwicklung von Existenzresultaten für nicht konvexe Probleme der optimalen Steuerung über einem unbeschränkten Zeithorizont. Die Arbeit ist in drei Teile gegliedert: - die Ausarbeitung notwendiger funktionalanalytischer Grundlagen, - die Herleitung von Äquivalenzrelationen zwischen Relaxierungen verschiedenen Typs, - Existenzaussagen für kompakte und auch für unbeschränkte Steuerbereiche. Konkret wird auf dem Raum der lokal absolut stetigen Funktionen die Topologie der kompakten Konvergenz eingeführt. Zudem werden Einbettungssätze sowie eine Hardy-Ungleichung in Bezug auf gewichtete reflexive Sobolev-Räume untersucht, welche als Zustandsräume vorgeschlagen werden. Der Integrand des Zielfunktionals wird als nicht negativer normaler Integrand und die Zustandsgleichung als eine Carathéodory-Differentialgleichung vorausgesetzt. Das Zeitintervall wird mit allgemeinen, durch Gewichte induzierten, Maßen versehen. Es werden hinreichende Bedingungen für die Äquivalenz von drei einschlägigen Relaxierungen vorgestellt: Γ-Regularisierung, verallgemeinerte Steuerung, Gleitregime. Um die Existenzresultate aufzustellen, konzentrieren wir uns auf die Relaxierung auf Basis der verallgemeinerten Steuerungen (Young-Maße). Dabei entwickeln wir einen geeigneten Desintegrationssatz sowie eine abgeschwächte Prokhorov-Bedingung, die speziell für den Fall der verallgemeinerten Steuerungen und nicht linearen Zustandsgleichungen auf dem unbeschränkten Steuerbereich Anwendung findet. Auf den Maßräumen führen wir die vage beziehungsweise die straffe Topologie ein, abhängig davon, ob der Steuerbereich kompakt ist oder nicht. Im letzten Teil der Arbeit werden Wachstumsbedingungen an den Integranden sowie an die rechte Seite der Zustandsgleichung vorgeschlagen, um die Abgeschlossenheit und Kompaktheitseigenschaften der zulässigen Menge zu erzwingen. Entsprechend werden passende Lemmata und Existenzsätze für die Fälle eines kompakten beziehungsweise eines unbeschränkten Steuerbereiches auf Basis eines Existenzsatzes von Weierstraß vorgestellt. Abschließend werden die Existenzresultate anhand von Anwendungsbeispielen veranschaulicht. KW - Optimal control KW - Optimale Steuerung KW - Infinite time horizon KW - Unendlicher Zeithorizont KW - Young measures KW - Young-Maße KW - Relaxed controls KW - Verallgemeinerte Steuerungen KW - Unbounded controls KW - Unbeschränkte Steuerungen KW - Optimale Kontrolle KW - Hardy-Raum KW - Sobolev-Raum KW - Carathéodory-Differentialgleichung KW - Young-Maß Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71078 ER - TY - JOUR A1 - Kästner, Karl A1 - Caviedes-Voullième, Daniel A1 - Hinz, Christoph T1 - Formation of spatial vegetation patterns in heterogeneous environments JF - PLOS One N2 - Functioning of many resource-limited ecosystems is facilitated through spatial patterns. Patterns can indicate ecosystems productivity and resilience, but the interpretation of a pattern requires good understanding of its structure and underlying biophysical processes. Regular patterns are understood to form autogenously through self-organization, for which exogenous heterogeneities are negligible. This has been corroborated by reaction-diffusion models which generate highly regular patterns in idealized homogeneous environments. However, such model-generated patterns are considerably more regular than natural patterns, which indicates that the concept of autogenous pattern formation is incomplete. Models can generate patterns which appear more natural when they incorporate exogenous random spatial heterogeneities (noise), such as microtopography or spatially varying soil properties. However, the mechanism through which noise influences the pattern formation has not been explained so far. Recalling that irregular patterns can form through stochastic processes, we propose that regular patterns can form through stochastic processes as well, where spatial noise is filtered through scale-dependent biophysical feedbacks. First, we demonstrate that the pattern formation in nonlinear reaction-diffusion models is highly sensitive to noise. We then propose simple stochastic processes which can explain why and how random exogenous heterogeneity influences the formation of regular and irregular patterns. Finally, we derive linear filters which reproduce the spatial structure and visual appearance of natural patterns well. Our work contributes to a more holistic understanding of spatial pattern formation in self-organizing ecosystems. KW - Linear filters KW - Anisotropy KW - Autocorrelation KW - Bandpass filters KW - Nonlinear systems Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/doi.org/10.1371/journal.pone.0324181 SN - 1932-6203 VL - 20 IS - 5 PB - PLOS CY - San Francisco ER - TY - THES A1 - Rodríguez Henríquez, José Juan T1 - Fundamental study on surrogates for commercially available fuels under engine-like conditions T1 - Grundlegende Studie über Surrogate für kommerziell verfügbare Kraftstoffe unter motorähnlichen Bedingungen N2 - The increasing global energy demand, driven by technological advancements and population growth, has led to a significant rise in crude oil consumption. This trend is expected to continue until 2040 due to the lack of viable alternatives for sectors such as road freight, aviation, and petrochemicals. The combustion of fossil fuels, however, results in the emission of toxic and carcinogenic pollutants, including particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx). This thesis aims to enhance the understanding of the formation and decomposition pathways of these pollutants under engine-like conditions using surrogate fuels. The research was conducted at the Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg, funded by the EU FP7 Marie Skłodowska Curie action, Initial Training Network (ITN) project ECCO-MATE. The project involved collaboration with 11 key partners from academia and industry across Europe and Japan. The primary objective was to develop and implement novel combustion technologies for marine and automotive engines to improve efficiency and meet stringent emission standards. Experimental studies were carried out using various analytical techniques, including gas chromatography, gas analysis, and luminescence techniques. These methods were optimized for engine-like conditions to investigate the formation of PM and NOx. The research utilized a range of experimental facilities, such as shock tubes and rapid compression machines, to measure ignition delay times and flame speciation. The study also involved the characterization of commercial fuels and the selection of surrogate fuels to represent their properties. The findings indicate that the addition of diluents, such as nitrogen and carbon dioxide, can significantly reduce the formation of NOx and PM. The use of oxygenated fuels, like dimethyl ether (DME), was found to enhance combustion efficiency and reduce pollutant emissions. The research also highlighted the importance of understanding the chemical kinetics of fuel decomposition and the role of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soot formation. Overall, this thesis provides valuable insights into the combustion behavior of surrogate fuels under engine-like conditions. The results contribute to the development of cleaner and more efficient combustion technologies for the automotive and marine sectors, aligning with global efforts to reduce the environmental impact of fossil fuel consumption. N2 - Die steigende weltweite Energienachfrage, die durch technologische Fortschritte und Bevölkerungswachstum angetrieben wird, hat zu einem erheblichen Anstieg des Rohölverbrauchs geführt. Dieser Trend wird sich voraussichtlich bis 2040 fortsetzen, da es in Sektoren wie dem Straßengüterverkehr, der Luftfahrt und der Petrochemie keine praktikablen Alternativen gibt. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe führt jedoch zur Emission giftiger und krebserregender Schadstoffe, darunter Feinstaub und Stickoxide (NOx). Ziel dieser Arbeit ist es, das Verständnis der Bildungs- und Abbaupfade dieser Schadstoffe unter motorähnlichen Bedingungen mit Hilfe von Ersatzbrennstoffen zu verbessern. Die Forschung wurde an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg durchgeführt und durch das EU FP7 Marie Skłodowska Curie action, Initial Training Network (ITN) Projekt ECCO-MATE finanziert. Das Projekt umfasste die Zusammenarbeit mit 11 wichtigen Partnern aus dem akademischen Bereich und der Industrie in ganz Europa und Japan. Das Hauptziel war die Entwicklung und Umsetzung neuartiger Verbrennungstechnologien für Schiffs- und Automotoren, um die Effizienz zu verbessern und strenge Emissionsstandards zu erfüllen. Experimentelle Studien wurden mit verschiedenen Analysetechniken durchgeführt, darunter Gaschromatographie, Gasanalyse und Lumineszenztechniken. Diese Methoden wurden für motorähnliche Bedingungen optimiert, um die Bildung von PM und NOx zu untersuchen. Im Rahmen der Forschung wurden verschiedene Versuchsanlagen wie Schockrohre und Schnellverdichter eingesetzt, um die Zündverzögerungszeiten und die Flammenspeziation zu messen. Die Studie umfasste auch die Charakterisierung handelsüblicher Brennstoffe und die Auswahl von Ersatzbrennstoffen, um deren Eigenschaften zu repräsentieren. Die Ergebnisse zeigen, dass die Zugabe von Verdünnungsmitteln wie Stickstoff und Kohlendioxid die Bildung von NOx und PM deutlich reduzieren kann. Die Verwendung von sauerstoffhaltigen Brennstoffen wie Dimethylether (DME) verbessert die Verbrennungseffizienz und verringert die Schadstoffemissionen. Die Forschungsarbeiten haben auch gezeigt, wie wichtig es ist, die chemische Kinetik der Brennstoffzersetzung und die Rolle der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe bei der Rußbildung zu verstehen. Insgesamt liefert diese Arbeit wertvolle Erkenntnisse über das Verbrennungsverhalten von Ersatzbrennstoffen unter motorähnlichen Bedingungen. Die Ergebnisse tragen zur Entwicklung sauberer und effizienter Verbrennungstechnologien für den Automobil- und Schifffahrtssektor bei und unterstützen damit die weltweiten Bemühungen, die Umweltauswirkungen des Verbrauchs fossiler Brennstoffe zu verringern. KW - Combustion KW - Thermodynamics KW - Fuels KW - PAH KW - Verbrennung KW - Thermodynamik KW - Brennstoffe KW - Verbrennung KW - Ersatzbrennstoffe KW - Fossiler Brennstoff Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71142 ER -