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Institute
Automatische Generierung von Bewegungsmustern für reale Roboter mit Evolutionären Algorithmen
(2006)
Ziel der Arbeit ist die Untersuchung einer automatischen Erzeugung von Bewegungsmustern für gegebene Robotermorphologien am Beispiel des ELFE-Laufroboters. Hierzu ist der Stand der Forschung auf dem Gebiet des maschinellen Lernens sensomotorischer Rückkopplungen mit Gütefunktional, die möglichen Repräsentationen von Bewegungsmustern und deren Lernalgorithmen im Überblick darzustellen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Untersuchung der Anwendung von evolutionären Algorithmen, insbesondere genetischem Programmieren auf die Problemstellung. Die gewonnen Erkenntnisse sind in ein prototypisches System mit einem realen Roboter umzusetzen. Hierbei ist auf Modularisierung und die Möglichkeit zur Weiterentwicklung Wert zu legen. Wenn möglich, sollten Hypothesen über den Evolutionsverlauf am realen System aus einer Simulation abgeleitet und im Experiment evaluiert werden. Diplomarbeit Abgabe: 29.11.2006 Kolloqium: 18.12.2006 Betreuer: Dipl.-Inform. Ingo Boersch, Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn
Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von Visualisierungsmöglichkeiten von Daten mit Hilfe von selbstorganisierenden Karten. Hierbei sind sowohl musterbezogene, als auch musterunabhängige Varianten zu betrachten. Die Verfahren sollen prototypisch in ein Programmsystem umgesetzt werden, welches ohne Installation über das Netz nutzbar ist. Der Lernprozess ist geeignet darzustellen. Hierzu sind selbstorganisierende Karten im theoretischen Überblick zu beleuchten und für den Schwerpunkt Visualisierung trainierter Karten zu vertiefen. Anhand der im Verlauf der Diplomarbeit erzielten praktischen und theoretischen Erkenntnisse soll eine Bewertung und Systematisierung der Visualisierungsvarianten erstellt werden. Diplomarbeit Abgabe: 03.03.2006 Kolloqium: 07.04.2006 Betreuer: Dipl.-Inform. Ingo Boersch, Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn
Selbstorganisierende Karten stellen eine besondere Form von künstlichen neuronalen Netzen dar, die sich unüberwacht trainieren lassen. Ziel der Arbeit ist die Konzeption und Implementierung einer Anwendung zum Training von selbstorganisierenden Karten. Schwerpunkt ist hierbei die Darstellung des Lernverlaufs und die Visualisierung der Karte. Ausgangspunkt der Arbeit sei die vorhandene Applikation SOMARFF [Sch06], die in ihrem Funktionsumfang zu analysieren ist. Die neue Applikation soll den bestehenden Funktionsumfang in den Bereichen Datenvorverarbeitung, Training und Visualisierungen übernehmen und weitere Visualisierungen, wie „P-Matrix“ oder „Karte im Eingaberaum“ enthalten. Zusätzlich soll der Quantisierungsfehler geeignet dargestellt werden. Wesentliche Eigenschaften selbstorganisierender Karten sollen abstrahiert und austauschbar gestaltet werden, um es zu ermöglichen, neue Topologien, Distanzmetriken, Datenquellen und Nachbarschaftsfunktionen zu integrieren. Besonderer Wert wird dabei auf dieWiederverwendbarkeit von Modulen und Erweiterbarkeit durch neue Module gelegt. Bestandteil der Arbeit ist weiterhin eine aussagekräftige Dokumentation des Systems für Entwickler, eine Nutzeranleitung und der Nachweis der Funktionsfähigkeit des Programms durch geeignete Experimente. Diplomarbeit Abgabe: 26.07.2007 Kolloqium: 31.08.2007 Betreuer: Dipl.-Inform. Ingo Boersch, Prof. Dr.-Ing. Jochen Heinsohn
Trotz seiner dringenden Reformbedürftigkeit ist auch heute noch das deutsche Diplomstudium grundsätzlich erfolgreich und erneuerungsfähig. In Kenntnis der neueren internationalen Entwicklungen in Dänemark, Finnland, Griechenland, Großbritannien, den USA und Indien ist es vorschnell und nicht zu akzeptieren, das seit mehr als einem Jahrhundert existierende deutsche Hochschuldiplom zum Auslaufmodell zu erklären und die akademische Bildung ausschließlich auf das angeblich international – von wem auch immer – anerkannte Bachelor-Master-System umzustrukturieren.
Aus einer Gegenüberstellung der Absolventenzahlen der jeweiligen Abschlüsse in Deutschland und den USA ergibt sich der Schluß, daß durch die Einführung der Bologna-Abschlüsse zusammen mit den konkreten politischen Zielvorgaben das akademische Bildungsniveau in Deutschland in einem für ein Industrieland gefährlichem Maße gesenkt werden wird.
Fahrflächenschäden
(2004)
In der Fachliteratur wurde mehrfach versucht, die durch Rollkontaktermüdung hervorgerufenen Schienenfehler bruchmechanisch zu analysieren, wobei zufriedenstellende Lösungen offensichtlich nicht gefunden wurden. Die eigenen bruchmechanischen Analysen wurden bei Berücksichtigung der Kaltverformung des Schienenmaterials durchgeführt, wodurch die Materialeigenschaften nicht mehr isotrop, sondern orthotrop und abhängig vom Grad der Kaltverformung sind. Die bruchmechanischen Rißausbreitungsanalysen wurden unter der konservativen Annahme eines geneigten Einzelrisses bei zweidimensionaler Idealisierung durchgeführt. Hinsichtlich der Beanspruchung wurde angenommen, daß die Schiene an der Fahrfläche biege-druck- und kontakt-beansprucht ist. Die bruchmechanischen Analysen wurden als Monte-Carlo-Simulation gestaltet, wobei die bruchmechanischen Rißwachstumseigenschaften in Abhängigkeit der jeweils erreichten Rißtiefe berücksichtigt wurden. Aus dem Streufeld der simulierten Rißausbreitungskurven wurde als repräsentativ diejenige Kurve genommen, der eine Rißwachstumsgeschwindigkeit von 90% zugeschrieben wurden kann. Diese repräsentative Rißwachstumskurve wurde modifiziert, um letztlich eine Kurve zur Bewertung der sich entwickelnden Rollkontaktermüdungsrisse abzuleiten. Die Analysen für die Head Checks und die Squats unterscheiden sich nur durch unterschiedliche Rißneigungswinkel, die für Head Checks im Mittel 16,4°, für Squats im Mittel 10,1° betragen. Um das bruchmechanische Problem der Ausbreitung der Rollkontakt-Ermüdungsrisse umfassend zu betrachten, sind auch Analysen und Bewertungen für Risse vorgenommen worden, die aus der geneigten Richtung in den Querschnitt der Schiene umgeschlagen sind. Der Querriß wird idealisiert mit einer geraden, horizontalen Rißfront, wobei anders als bei den Rollkontakt-Ermüdungsrissen die Temperaturbeanspruchung für das Rißwachstum wesentlich ist. Angesichts des Umstandes, daß Head Checks in großer Zahl hintereinander auftreten, und daß eine dann gebrochene Schiene bei der weiteren Beanspruchung durch die Fahrzeuge weitere Brüche zur Folge hat, ist ebenfalls analysiert worden, wie tief die Risse sein müssen, die zu derartigen Folgebrüchen führen. Die an der Fachhochschule Brandenburg durchgeführten bruchmechanischen Untersuchungen wurden finanziert von der Dr. Hermann und Ellen Klaproth-Stiftung und von der Deutschen Bahn AG betreut. Beiden Institutionen sei an dieser Stelle herzlich gedankt.
Die Bologna-Deklaration ist eine politische Willensbekundung der Unterzeichner, die durch die informelle Versammlung der europäischen Wissenschaftsminister vorangetrieben wird. Wegen des fehlenden Rechtscharakters der Deklaration gibt es keine rechtliche Verpflichtung, die vereinbarten Ziele umzusetzen, keine Rechtsansprüche oder Verpflichtungen zwischen den Teilnehmerländern untereinander, insbesondere auch keinen Anspruch auf Anerkennung der Studien und Abschlüsse im Ausland. Die platte Übernahme der US-amerikanischen Abschlußbezeichnungen des gestuften Studiums stellt einen Bruch mit den Traditionen der deutschen Hochschulen dar und steht im offenen Widerspruch zu der im Bologna-Abkommen feierlich unterzeichneten Achtung vor der eigenen Kultur, Sprache und Tradition. Während die durch das gestufte Studiensystem charakterisierten angelsächsischen Länder von ihrem traditionellen System Abschied nehmen und – teilweise expressis verbis – auf das einhundertjährige bewährte deutsche Diplomstudium zugehen, verordnen Politiker unseren Hochschulen eine Roßkur mit höchst fatalen Folgen für die Zukunft. Diesen Bestrebungen sollte Einhalt geboten werden, damit in Ruhe und mit Überlegung eine inhaltliche Reform begonnen werden kann, die die Stärken unseres Bildungssystems wieder innerhalb Deutschlands und weltweit zur Geltung bringt, anstatt es auf das niedrigste bekannte Niveau des Bachelors zu reduzieren.
Der Name der italienischen Stadt Bologna ist für die akademische Bildung in zweifacher Hin-sicht von grundlegender Bedeutung: 1. Im 12. Jahrhundert entstand in Bologna aus einer Juristenschule die erste europäische Universität mit später vier Fakultäten, die zusammen mit der im gleichen Zeitraum entstandenen Universität in Paris das Vorbild für die Hochschulen in Europa wurde. 2. Im Jahre 1999 verabredeten die in Bologna zusammengekommenen Vertreter von 29 Ländern die Bildung eines zu schaffenden „Europäischen Hochschulraums“. Ziel die-ser Verabredung ist die Erhöhung der Mobilität der Studenten sowie die Erhöhung der Internationalität und der Attraktivität des Studiums. Um diese Ziele zu erreichen, sind als Strukturmaßnahmen einzuführen: · gestufte Studiengänge mit den akademischen Abschlüssen Bachelor und Master – ent-sprechend dem angelsächsischen, speziell dem US-amerikanischen Bildungssystem – sowie als weitere Möglichkeit ein Doktoratsstudiengang, · die an den Hochschulen durchgeführten Lehrveranstaltungen zu modularisieren, d.h. zu Komplexen, den sogenannten Modulen, zusammenzufassen · und ein Vergleichssystem zur Bewertung des Studienaufwandes als Europäisches Kreditpunkt-Transfer-System (ECTS-System). Anfangs wurde das neue Graduierungssystem als Alternative zu dem in Deutschland beste-henden System propagiert. Seitens der Politik wird jedoch in zunehmendem Maße darauf ge-drängt, das bisherige System der Staatsexamens-, Diplom- und Magister-Studiengänge mit dem Jahr 2010 generell abzuschaffen und durch das gestufte Bachelor-Master-System zu er-setzen, wobei · ausschließlich das gestufte Bachelor-Master-System finanziell gefördert wird, · eine großflächige Erprobung aber übersprungen · und eine allgemeine breite Akzeptanz bei den Studenten und in der Gesellschaft nicht abgewartet werden soll. Um den Stand der akademischen Bildung in Deutschland werten zu können, ist ein Rückblick auf die Entwicklung in den vergangenen Jahrhunderten notwendig. Neben bemerkenswerten Veränderungen zeigt sich auch eine gewisse Kontinuität bei den Hochschulen. Im Umfeld der Hochschulen vollziehen sich gegenwärtig Umbrüche in vielfältiger Form in Deutschland, aber auch in anderen europäischen Ländern. Um diese mit ihren nicht unbedingt als positiv einzu-schätzenden Auswirkungen verstehen zu können, ist ein kritischer Blick auf das US-amerikanische Hochschul-Bildungssystem hilfreich. Die vorgesehenen Strukturänderungen bei der akademischen Ausbildung sind nicht ein rein „akademisches“ Problem. Sie sind letztlich in hohem Maße problematisch für die gesamte Gesellschaft und insbesondere auch für die künftige Leistungsfähigkeit der Volkswirtschaft unseres Landes.
Vorwort Auf 15 erfolgreiche Jahre können alle Mitglieder, Partner und Förderer der Fachhochschule Brandenburg in diesen Tagen zurück blicken. Aus dem Nichts wurde in dieser Zeit eine Hochschule mit über 2.500 Studierenden geschaffen, die mit den Unternehmen der Region und der brandenburgischen und der deutschen Wissenschaftslandschaft gut vernetzt ist. Allen Beteiligten erscheinen die 15 Jahre als eine lange Zeit, doch im akademischen Bereich mit seinen teilweise Jahrhunderte alten Traditionen ist dieser Zeitraum sehr überschaubar. Doch auch die längste Reise beginnt mit dem ersten Schritt. Wir haben begonnen und sind auf einem guten Weg. Es war der Stadtverordnete Paul Netter, der sich vehement für die Idee der Gründung einer Fachhochschule in Brandenburg an der Havel einsetzte. Es gab viele politische Unterstützer, aber auch zahlreiche Gegner dieser Idee. Wir danken ganz besonders den früheren und aktuellen Förderern in Stadt und Land, dass sie der Stadt und der Region eine akademische Perspektive gegeben haben. Die Wirkungen unserer Hochschule in die Region haben vor zwei Jahren eine neue Qualität bekommen, als wir gemeinsam mit Unternehmen in der Prignitz eine Präsenzstelle in Pritzwalk eröffnet haben. Seitdem haben wir dort erfolgreich Studienvorbereitungskurse, den Fernstudiengang Betriebswirtschaftslehre, den Prignitzer Nachwuchspool und Forschungs- und Technologieprojekte begonnen und etabliert. Wir hoffen, dass wir mit politischer Unterstützung bald auch in anderen Regionen ähnlich erfolgreich werden arbeiten können. Dabei kann die von der Hochschule gegründete Agentur für wissenschaftliche Weiterbildung und Wissenstransfer e.V. (AWW) den immer bedeutender werdenden Bereich der Weiterbildung abdecken. Noch 1990 übernahm die Bundeswehr das heutige Hochschulgelände von der Nationalen Volksarmee. Erst Anfang 1991 wurde das Areal einer zivilen Nutzung zugeführt. Dieser „Konversion“ genannte Prozess ist auch ein symbolischer Akt: Statt auf kriegerische Auseinandersetzung mit anderen Völkern setzen wir nun auf Bildung und Verständigung. Aus mehr als 40 Ländern kommen unsere Studierenden, bis auf Australien ist jeder Kontinent vertreten. Und in mehr als 40 Partnerhochschulenin aller Welt können unsere Studierenden Auslandserfahrung sammeln. Wir führen zunehmend internationale Studiengänge ein und schalten für ein gemeinsames Studentenprojekt schon mal eine Videokonferenz zu einer US-amerikanischen Universität.
Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Systemdynamik und Langzeitverhalten von Fahrwerk, Gleis und Untergrund“ wurde das Thema „Analyse und Bewertung des Verhaltens rißartiger Oberflächendefekte im Scheibenbereich von Eisenbahnvollrädern mit den Metho-den der probabilistischen Bruchmechanik“ behandelt. Der Abschlußbericht zu dem Projekt, das im Zeitraum von 1995 bis 1997 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wurde, ist an der Fachhochschule in Brandenburg an der Havel im April 1998 fertiggestellt worden. Wiederverwendbare Eisenbahnvollräder von Güterwagen, die aus dem Vollradstahl BV1 her-gestellt wurden, zeigen in einigen Fällen das Vorhandensein von Oberflächenfehlern in Form von Überwalzungen im Bereich der Radscheibe. Analysiert und bewertet wurde im Interesse der Betriebssicherheit das Dauerfestigkeitsverhalten sowie das Rißwachstumsverhalten von Ermüdungsrissen, die von solchen Überwalzungen ausgehen. Um den Einfluß der Streubreite der wesentlichen Parameter der Beanspruchung und der Beanspruchbarkeit auf die Dauerfes-tigkeit und die zyklische Rißausbreitung erfassen und die für die Betriebssicherheit erforderli-chen zulässigen Riß- bzw. Defektgrößen festlegen zu können, sind die bruchmechanischen Analysen als Monte-Carlo-Simulation gestaltet worden. Ziel der Analysen war es, zulässige Defektgrößen für die zerstörungsfreie Bauteilprüfung bei Gewährleistung der Dauerfestigkeit der mit Überwalzungen behafteten Vollräder auf wissenschaftlich fundierter Basis abzuleiten, da praktische Erfahrungen mit derartigen Defekten nicht vorlagen.