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Data engineering is an integral part of the data science process. It comprises tasks such as data ingestion, data transformation, and data quality assurance. In order to fulfill these tasks, schema inference is an important capability. Its goal is to detect the structure of a dataset and to derive metadata on hierarchies, data types, etc. Artificial intelligence (AI) has the potential to automate schema inference and thus increase the efficiency of the data science process. However, as government institutions are subject to special regulations, explainability of AI models can be a mandatory requirement. Goal of this research protocol is to plan a systematic review of literature on schema inference with explainable AI (XAI) for data engineering in government institutions. This second version includes adjustments resulting from the first iteration of the review.
The design of robust architectures for software-intensive systems in the automotive domain is a complex task and a considerable engineering challenge. Even conventional systems are usually subject to a multitude of conflicting design goals, such as unit cost and weight minimization, dependability augmentation and timing control. One feasible approach to resolve these conflicting levers on a system's architecture is to perform an optimization analysis on a concretely defined design space, which in general is vast. For the purpose of the approach presented here, this design space is represented by an automated identification of variation points relevant for design space exploration. The identified variability information is then transformed into a convenient mathematical representation for product-line-aware architecture optimization.
Highly connected with the environment via various interfaces, cars have been the focus of malicious cyber attacks for years. These attacks are becoming an increasing burden for a society with growing vehicle autonomization: they are the sword of Damocles of future mobility. Therefore, research is particularly active in the area of vehicle IT security, and in part also in the area of dependability, in order to develop effective countermeasures and to maintain a minimum of one step ahead of hackers. This paper examines the known state-of-the-art security and dependability measures based on a detailed and systematic analysis of published cyber attacks on automotive software systems. The sobering result of the analysis of the cyber attacks with the model-based technique SAM (Security Abstraction Model) and a categorization of the examined attacks in relation to the known security and dependability measures is that most countermeasures against cyber attacks are hardly effective. They either are not applicable to the underlying problem or take effect too late; the intruder has already gained access to a substantial part of the vehicle when the countermeasures apply. The paper is thus contributing to an understanding of the gaps that exist today in the area of vehicle security and dependability and concludes concrete research challenges.
Diese Studienarbeit untersucht den Stromverbrauch auf regionaler Ebene in Deutschland und vergleicht drei verschiedene Systemdesigns für erneuerbare Energien. Die Systeme basieren auf dem Einsatz von geotechnischen, chemischen und Batteriespeicher-technologien. Es werden reale Wetter- und Lastdaten für einen Zeitraum von drei Jahren vom 01.09.2020 bis zum 31.08.2023 verwendet.
Semiconducting transition metal oxides such as TiO 2 are promising photo(electro)catalysts for solar water splitting and photoreduction of CO 2 as well as for antibacterial, self-, water and air-cleaning coatings and admixtures in paints, building materials, on window glass or medical devices. In photoelectrocatalytic applications TiO 2 is usually used as photoanode only catalyzing the oxidation
reaction. In coatings and admixtures TiO 2 works as heterogeneous catalyst and has to catalyze a complete redox cycle. While photoelectrochemical charge transport parameters are usually quite well accessible by electrochemical measurements, the quantitative description of photocatalytic properties is more challenging. Here, we present a systematic structural, photoelectrocatalytic, photocatalytic and antimicrobial study to understand if and how photoelectrochemical parameters can be used to predict the photocatalytic activity of TiO 2. For this purpose TiO 2 thin films on
flourine-doped tin oxide substrates were prepared and annealed at temperatures between 200 and 600 ◦C. The film morphologies and thicknesses were studied by GIXRD, FESEM, and EDX. Photoelectrochemical properties were measured by linear sweep voltammetry, photoelectrochemical impedance spectroscopy, chopped light chronoamperometry, and intensity modulated photocurrent/photovoltage spectroscopy. For comparison, photocatalytic rate constants were determined by
methylene blue degradation and Escherichea coli inactivation and correlated with the deducedphotoelectrocatalytic parameters. We found that the respective photoactivities of amorphous and crystalline TiO 2 nanolayers can be best correlated, if the extracted photoelectrochemical parameters such as charge transfer and recombination rates, charge transfer efficiencies and resistances are measured close to the open circuit potential (OCP). Hence, the interfacial charge transport parameters at the OCP can be indeed used as descriptors for predicting and understanding the photocatalytic
activity of TiO 2 coatings.
The increasing use of software and connectivity in modern vehicles has made cybersecurity an important issue in the automotive industry. ISO 21434 is a standard for automotive cybersecurity engineering that provides guidelines for the development and validation of secure automotive systems. For effective implementation and practical use of ISO 21434, it must be incorporated into existing automotive industry development workflows.
In this paper, we investigate the practical applicability of ISO 21434 in the context of the Security Abstraction Model (SAM), a security modeling approach for the domain-specific modeling language EAST-ADL, and provide insights into the benefits and consequences of this approach. In doing so, we describe the methodological opportunities of integrating ISO 21434 into SAM on the one hand and present a case study illustrating the application of this integrated approach in the development of a secure automotive system on the other hand. Our results suggest that the integration of ISO 21434 into SAM better supports automotive system security in the early development phases and makes it transparent to a wide range of stakeholders. At the same time, it becomes clear that a representation of the interrelationships in the form of a metamodel, in contrast to ISO 21434 in which these are only described textually, significantly improves conceptual understanding and ultimately enables pragmatic usability in industrial development.
Recent flood events (FE) in Germany have shown that the extent and impact of extreme flood events cannot be estimated solely based on numerical models. For analyzing the development of such an event and to develop and implement safety measures more efficiently, additional data must be collected during the event. Within the scope of this research, the possibilities of near real-time recording using an unmanned aerial vehicle (UAV) and data processing with the Structure from Motion (SfM) method were tested in a case study. Different recording parameter combinations were tested in the Laufer
Muehle area on the Aisch river in Germany. The focus of the investigations was the identification of a parameter combination that allows a short recording interval for aerial imagery. Based on these findings, the identification of changes in the study area by comparing multitemporal photography (flood prevention), as well as the recording of flooded areas during a FE should be possible. The accuracy analysis of the different parameter combinations between two point clouds as well as the process of change detection was done by a Multiscale Model to Model Cloud Comparison (M3C2) and
including ground control points. As a result, a parameter combination was identified which led to the desired results in the study area. The processes were transformed into fully automated and scripted workflows. The results serve as a basis for establishing a workflow for near real-time analyses in future studies.
Carbon modified titanium dioxide (TiO2) is a promising candidate for catalytic applications or fuel cells, where the modified oxide could replace currently used catalyst support materials. Carbothermally treated TiO2 was successfully prepared by annealing under acetylene/nitrogen gas flow in a rotary tube furnace. The carbon content in the TiO2 samples ranged from 5 to 14.5 wt.-% as determined by thermogravimetric measurements. The powders showed suppression of the phase transition from anatase to rutile up to a treatment temperature of 825°C. Above 600°C rutile is the thermodynamically stable phase, therefore the suppression must be attributed to either carbon in the lattice or the reducing atmosphere in the furnace. Raman spectra revealed the characteristic G and D bands, indicating the formation of carbonaceous species in the samples. In addition, a shift of the anatase Eg(1) band was observed indicating a lattice disorder pointing toward carbon incorporation into the lattice. Diffuse reflectance spectra show sub band gap absorption together with a shift of the absorption edge. Depending on the extraction method of band gaps from spectra, the band gap values show a decrease or increase with increasing carbon content. Details of the evaluation and interpretation of the spectra are discussed.
Die Ergebnisse zeigen, dass die verschiedenen Methoden aus dem Feld der künstlichen Intelligenz geeignet sind, textbasierte Kommunikation zu analysieren und damit Erkenntnisse für die Evaluation bereitzustellen. Angesichts der riesigen Menge an bestehenden und zukünftigen textbasierten Beratungsinhalten können so die unterschiedlichsten Fragestellungen bearbeitet werden. Da die Datenbasis jedoch immer hochsensible personenbezogene Daten enthält, müssen die entsprechenden Risiken mit einer verantwortungsvollen Umsetzung des Datenschutzes minimiert werden.
Gaming Social Work History
(2021)
OBJECTIVES: The requirements regarding professional social work are constantly increasing. The development of a professional identity, which goes hand in hand with a comprehensive ability to reflect, is only one of the aspects mentioned in the international definition. To this end, the examination of the history of social work during the course of study appears to be meaningful and important for many reasons. THEORETICAL BASE: It is precisely this topic that proves to be particularly complex. Based on the increasing requirements on social work, another attempt is made through analyzing social work history in an overarching framework. METHODS: As important the topic seems to be for professional development, for students the analysis of the history of social work is yet often a necessary evil during undergraduate studies. OUTCOMES: Current study results clarify that students do not have a comprehensive professional identity. SOCIAL WORK IMPLICATIONS: Using the concept of gamification for the imparting of knowledge about the history of social work could be a “game changer”.
Many shift workers suffer from sleep issues, which negatively affect quality of life and performance. Scientifically evaluated, structured programs for prevention and treatment are scarce. We developed an anonymous online cognitive behavioral therapy for insomnia (CBT-I) program. After successful completion of a feasibility study, we now start this prospective, randomized, controlled superiority trial to compare outcomes of two parallel groups, namely an intervention group and a waiting-list control-group. Additionally, we will compare these outcomes to those of a face-to-face CBT-I outpatient sample.
Bone fracture healing is a complex process which is still under research. Computer-aided patient-specific prediction of bone development, fracture risk, prevention and treatment approaches promises a significant milestone in clinical practice. With this long-term goal in mind, a novel model is presented and examined in this work in the context of continuum bone remodelling. Therein, a clear distinction is made between external mechanical stimulation and the biological healing process of an injured bone tissue. The model is implemented within a finite element framework and investigated for the example of a fractured proximal femur head. The results show promising perspectives for further application. Besides, the model offers the possibility of easily integrating other factors like age-dependency and the availability of nutrition. For the future, further studies with large clinical datasets are essential for validation.
Modeling the evolution of bone density is relevant for understanding, simulation and possible prediction of bone response to external and internal influences. In this work we present a formulation for the bone density evolution process that takes into account not only the commonly considered mechanical stimulus, but, as novelty, also the influence of the availability of nutrients and hormones, with its implementation pursued within the finite element method. A simple uni-axial extension test is used to illustrate and compare our novel model against the classical approach. The results of the proposed modified model are promising for application to real-life problems.
The illumination of registration plates poses challenges for lighting technology. To achieve the wide and steep angles required for homogeneous illumination of the license plate, optics are needed to refract and reflect light. In this work, registration plate lamps with different components are designed. After the construction, the concepts are tested for their limits in terms of position and manufacturability. The
entire work is carried out at the company CREAT GmbH in Ingolstadt. All developments in the field of registration plate lighting are subject to the UNECE and country-specific regulations, which must be considered in the development of the lights.[1] Some vehicles currently available on the automotive market are measured to classify and compare the different lamp systems. From the average values, the lamps are designed. Adjustments are repeatedly made to the lighting device to achieve the most
homogeneous illumination of the registration plate. As soon as the lights meet the legal requirements, the geometric limits of the lighting device are defined in relation to the plate. As there are different polymers to produce optics, these are simulated with their refractive indices and tested for their effects on the light image.
Die Corona-Pandemie hat die Hochschulen in eine Krisensituation versetzt. Die damalige Entscheidung, das Sommersemester 2020 trotz Kontaktverboten durchzuführen, hat alle Hochschulen mobilisiert eine nahezu vollständige Online-Lösung aufzubauen. Diese ‹Zwangsdigitalisierung› hat Lehrende und Studierende in den folgenden Monaten in einen Experimentiermodus versetzt. Dass sich Lehrende und Lernende in dieser Breite mit digitalen Technologien auseinandersetzen und Erfahrungen machen, konnten bisherige Forderungen und Förderungen nicht erreichen. Es ist jedoch ungewiss, wie diese Dynamik in den Lehralltag einer Post-Pandemie-Zeit übertragen werden kann. Hier sind Hochschulen auf strategischer Ebene gefragt, den Krisenmodus für den Change-Prozess zu nutzen. Anhand einer Gruppendiskussion mit 14 Vizepräsidentinnen und Vizepräsidenten haben wir untersucht, welche langfristigen Veränderungspotenziale der Pandemie wahrgenommen werden. Durch eine strukturierte Inhaltsanalyse der Diskussion erweitern wir in diesem Beitrag die bisherigen zusammenfassenden Ergebnisse. Die Analyse zeigt, dass als entscheidende Variable für den Erfolg beim Krisenmanagement multiple agile Kooperationsformate zwischen den unterschiedlichen Ebenen und Akteuren wahrgenommen werden. Die Aufrechterhaltung und der Ausbau dieser Kooperationen kann die Grundlage für einen langfristigen Change-Prozess darstellen, der unabhängig von der CoViD-19-Pandemie notwendig ist.
Bone remodelling is a complex biomechanical process, which has been studied widely based on the restrictions of local continuum theory. To provide a nonlocal bone remodelling framework, we propose, for the first time, a peridynamic formulation on the macroscale. We illustrate our implementation with a common benchmark test as well as two load cases of the proximal femur. On the one hand, results of our peridynamic model with diminishing nonlocality measure converge to the results of a local finite element model. On the other hand, increasing the neighbourhood size shows to what extent the additional degree of freedom, the nonlocality, can influence the density evolution.
A number of previous studies have investigated the possibilities of modelling the change in density of bones. Remodeling can be formulated at the constitutive or the kinematic level. In this work we introduce a formulation for the density growth process which takes not only the mechanical stimulus into account but also the influence of age on the evolution of growth. We demonstrate the implementation in the context of the finite element method. This novel approach is illustrated for a simple uniaxial extension test and is verified against previous numerical results. Moreover, two further physiologically motivated examples are performed. The results of the proposed modified model show excellent agreement with comparable results from literature and are promising for the application to real-life problems.
Ein Einsatzfeld Künstlicher Intelligenz im Bereich der Sozialen Arbeit ist die automatische Inhaltsanalyse von Konversationen aus der psychosozialen Onlineberatung. Mögliche Anwendungen sind die statistische Untersuchung von Wirkzusammenhängen sowie die Entwicklung KI-basierter Dialog-und Unterstützungssysteme. Die Grundlage für das Training entsprechender Modelle sind aussagekräftige und realistische Trainingsdaten. Im Rahmen des Projektes GeCCo (German e-Counseling Conversation Dataset) wurde ein erster deutschsprachiger Datensatz für die Analyse psychosozialer Beratungskonversationen erstellt und veröffentlicht. Wesentlicher Bestandteil ist ein neu entwickeltes Kategoriensystem, das eine feingranulare inhaltliche Klassifikation in 40 Berater-und 28 Klienten-Kategorien ermöglicht. Basierend auf dem Datensatz konnten erfolgreich verschiedene Modelle mithilfe maschineller Lernverfahren trainiert und für die wissenschaftliche Nutzung bereitgestellt werden.
Bei dem Stülpmembranspeicher handelt es sich um einen Speicher, der Energie sowohl in Form von Wärme als auch potenzieller Energie speichert. Das Grundprinzip ist ein mit Wasser gefüllter Zylinder, in dem sich ein Bodenmasse-Kolben nach oben und unten bewegen kann.
Bei Stromüberschuss im Netz wird der Kolben mithilfe einer Pumpe vom Wasser angehoben. Besteht ein Stromdefizit im Netz, kann der Kolben abgesenkt werden, das herausströmende Wasser wird durch eine Turbine mit Generator geleitet. Mit dem vorhandenen Wasser lässt sich ebenso Wärme speichern. Dazu wird Wasser außerhalb des Speichers erwärmt und in den Speicher gespeist, gleichzeitig wird kaltes Wasser der selben Menge entnommen. Bei Wärmebedarf kann nun das warme Wasser entzogen werden. Die Erwärmung des Wassers erfolgt regenerativ über Solarkollektoren, deren Auswahl und benötigte Anzahl in dieser Arbeit erörtert wird. Zudem benötigt der Speicher eine Dämmung, um Wärmeverluste zu verringern. Dies wird ebenso in der vorliegenden Arbeit behandelt. Beide Bereiche werden hinsichtlich ihrer Kosten betrachtet.
Immer mehr Menschen konkurrieren um bezahlbaren Wohnraum, besonders extrem zeigt sich dies in Großstädten. Die Zahl derer, die über keinen eigenen Wohnraum verfügen oder auf der Straße leben müssen, steigt stetig. Verfolgt man die mediale Berichterstattung, so wird klar, dass Gewalt, Ausschreitungen und gesellschaftliche Spannungen weiter zunehmen. Arme Menschen werden in kapitalistischen Gesellschaften benachteiligt. Doch neben der Ausgrenzung aus nahezu allen Lebensbereichen, trifft es Menschen, die auf das Leben im öffentlichen Raum angewiesen sind, besonders hart. Neben den bestehenden Problemlagen, die das Leben auf der Straße mit sich bringt, sind obdachlose Menschen brutalen Übergriffen, sozialer und räumlicher Ausgrenzung als auch täglichen Beleidigungen ausgesetzt. Das Auftreten von Gewalt stellt nicht nur eine starke psychische Belastung
dar, sondern ist auch eine stets gegebene Bedrohung für diese Menschen. Gewaltsituationen sind wesentlicher Bestandteil ihrer Lebenslage. Die Betroffenen entwickeln infolgedessen Strategien,
um ihr Leben vor Gewalt besser zu schützen, wobei es ohne Wohnung keinen vollständigen Schutz geben kann. Um auf die Problematik aufmerksam zu machen, beschäftigt sich diese Bachelorarbeit mit den Gewalterfahrungen von obdachlosen Menschen. Es wird den Fragen nachgegangen, welche Erfahrungen in dem Personenkreis vorliegen und wie die Betroffenen damit umgehen. Die Fragestellungen werden dazu auf Grundlage der Auswertung von Fachliteratur sowie sieben leitfaden-gestützten Interviews mit obdachlosen Menschen diskutiert.
In Zeiten der Klimakrise ist die Umstellung auf regenerative sowie erneuerbare Energieformen unausweichlich. Dabei stellen bereits jetzt Energieanlagen wie Windkrafträder oder Photovoltaikanlagen eine gute Alternative zu konventionellen Anlagen dar. So stehen der Wind und die Sonnenstrahlung kostenlos zur Verfügung und deren Gebrauch weist kaum Nachteile für die Umwelt auf. Dennoch haben beide Ressourcen ein großes Manko auf: deren Verfügbarkeit. Während Kohle und Öl zu jeder Tages- und Nachtzeit bedarfsorientiert verbrannt werden kann, besteht keinerlei Möglichkeit, die Sonne auch in der Nacht zum Strahlen „zu bewegen“. Dagegen scheint die Sonne am Tage oft so zuverlässig, dass daraus mehr Energie in elektrischen Strom umgewandelt werden kann, als eigentlich benötigt wird. Ähnliches gilt für den Wind, der zu jeder Tages- und Nachtzeit wehen kann. Doch auch der Wind richtet sich dabei nicht nach dem Energiebedarf der Bevölkerung. Um überschüssige Energien dennoch speichern und bei Bedarf schnell und unkompliziert abrufen zu können, existieren viele Arten von Energiespeichern. So gibt es neben elektrischen Speichern (z.B. Lithium-Ionen-Akkus) und chemischen Speichern (z.B. Wasserstoffspeicher) auch mechanische Speicher (z.B. Pumpspeicher). Eine Art der mechanischen Energiespeicherung stellt der Stülpmembranspeicher dar.
Als Einstieg in die Technologie der Stülpmembranspeicher soll im bayrischen Haßfurt ein Demonstrator dieses Systems errichtet werden. Es sollen Nachweise über die Funktionsfähigkeit sowie die Herstellbarkeit des Stülpmembranspeichers erbracht werden und so der Weg zu einem System in industriellem Maßstab geebnet werden. Im Rahmen des Projekts Energietechnik im sechsten Semester des Bachelor-studiengang Maschinenbau in der Vertiefungsrichtung Energietechnik an der technischen Hochschule Nürnberg galt es Umsetzungsvorschläge und Kostenabschätzungen für den konkreten Bau eines Demonstrators zu erarbeiten. Im Zuge dieser Arbeiten wurden folgende Teilbereiche des Systems getrennt betrachtet: Die Baumaßnahmen zur Errichtung der Grundstruktur behandelte Herr Anton Wolf (Wolf, 2023). Herr Julian Schmitt untersuchte eine geeignete Platzierung und den Einbau der Aggregate, Rohrleitungen und Strömungsführung des Systems (Schmitt, 2023). Möglichkeiten für Einbau und Befestigung der Membran innerhalb des Speichers untersuchte Herr Nicolai Neubauer (Neubauer, 2023). Untersuchungen zur Stromspeicherung und Wärmebewirtschaftung des Speichers tätigte Herr Rami Haider (Haider, 2023). Weiterführend erfolgte die Auslegung der Wärmedämmung des Speichers sowie einem Solarkollektorfeld durch Herrn Peter Müller-Leimbach (Müller-Leimbach, 2023). Gegenstand des folgenden Berichts wird ausschließlich die Herstellung der Stülpmembran des Speichers sein. Sie bildet das Herzstück dieser neuen Technologie und ist als kritisches Bauteil für die Funktionsfähigkeit und damit die Daseinsberechtigung eines Stülpmembranspeichers zu verstehen. Nach heutigem Stand existiert eine Membran in einem solchen Anwendungsfall nicht und wurde auch noch nie versucht herzustellen. Es sind also zunächst Möglichkeiten zur Herstellung auszuloten und ein neues Herstellungsverfahren zu entwickeln. Langzeitverhalten von Material und Verbindungen zum restlichen Speicher während des Betriebs sind nicht untersucht und für den konkreten Anwendungsfalls weitestgehend unerforscht. Für ähnliche Belastungsfälle kann Jedoch auf umfassende Forschungs- und Entwicklungsarbeit im Bereich der Textilfördergurte in Bergbau- sowie Lebensmittelindustrie zurückgegriffen werden. Als Partner steht hier der Leiter der R&D Engineered Products for Conveying Solutions der Research & Development Abteilung des Sektors ContiTech der Continental Group zur Verfügung. Es ist denkbar, auf Basis bestehender Produkte der ContiTech Conveyor Belt Group aufzubauen und so eine Membran herzustellen, die sich langfristig für das spezielle Biege- und Dehnungsverhalten eignet. Im Verlauf des Berichts wird zunächst die Funktionsweise des Stülpmembranspeichers erklärt. Daraus werden die Aufgaben abgeleitet, welche der Membran selbst zu Teil werden. Für die vorgegebenen Dimensionen und Eckdaten des Demonstrators werden Belastungsberechnungen durchgeführt und so die Belastungen im Anwendungsfall bestimmt. Ebenfalls werden sonstige Umwelteinflüsse, denen die Membran ausgesetzt ist, festgehalten. Einleitung 9 Anschließend wird der Aufbau einer geeigneten Membran erklärt und ein geeignetes Fertigungsverfahren beschrieben. Abschließend folgt eine kurze Kostenübersicht sowie Prognose, wie mit der Entwicklung der Membran weiter zu verfahren wäre. Der Demonstrator, für den in diesem Bericht die Stülpmembran konzipiert wird, besitzt folgende relevante Dimensionen und Eckdaten: Der Kolben hat eine Länge von 10 Metern und misst 10 Meter im Durchmesser. Der Ringspalt zwischen Kolben und Speicherinnenwand beträgt 0,26 Meter. Im Verlauf des Be- und Entladens soll der Kolben um 10 Meter angehoben werden können. Der Kolben wird aus Stahlbeton mit einer Dichte von 2,24 !" gefertigt. Die Stülpmembran wird aus textilverstärkten Fördergurtstücken gefertigt, die längs aneinander vulkanisiert werden. Die Skizze in Abb.1 dient zur Veranschaulichung dieses Prozesses. Aus den Anforderungen für Kolbenhub und Ringspaltbreite ergibt sich mit einer Zulängung von 0,7 Metern jeweils am Ende der Membran eine Gesamtlänge von sieben Metern. Für die Planung der Fertigung ist von zwei Meter breiten Fördergurt-elementen auszugehen. Dies ist weiteren Anforderungen an die Membran geschuldet, welche im Verlauf des Berichts ersichtlich werden.
Durch den fortschreitenden Klimawandel mit seinen verheerenden Folgen für Mensch, Natur und Umwelt ist es von Bedeutung ein Umdenken in der Energiegewinnung der Zukunft und Gegenwart anzustreben. Unsere derzeitigen Energieträger welche Anteile am Primärenergiebedarf in Deutschland haben, bestehen noch zu großen Anteilen aus fossilen
Quellen wie in Abb. 1 zu sehen ist. Dies muss umgehend durch deutlich größere Anteile an Erneuerbaren abgelöst werden [1].
Abbildung 1: Anteile verschiedener Energieträger am Primärenergie-verbrauch in Deutschland im Jahr 2020 [1] Durch die Unvorhersehbarkeit und der ungeplanten Energiegewinnung aus Erneuerbaren Energieträgern, sowie deren teilweise deutliche Überproduktion als der eigentliche Bedarf abverlangt, sind Lösungen zur Energiespeicherung notwendig. Somit ist eine der entscheidendsten Fragen der Zukunft »Wie können wir die überschüssige Energie aus Erneuerbaren Quellen sinnvoll und mit so wenig Einfluss auf Natur und Umwelt wie möglich speichern?« Die Debatte über die Energiewende ist in der Gesellschaft in aller Munde. Es wird jedoch oft nicht von der Wärmewende gesprochen, welche jedoch einen großen Teil zur notwendigen Energiewende beiträgt. Somit ist klar, ohne die Wärmewende kann auch keine Energiewende vollzogen werden! Weshalb es auch hier von großer Relevanz ist, sinnvolle Speicherkonzepte in der Zukunft entstehen zu lassen. Eines dieser Wärmespeicherkonzepte wäre Teil des Stülp-membranspeichers, bei den riesigen Wassermassen zur Stromspeicherung über Lageenergie verwendet werden, jedoch gleichzeitig mit seiner guten Speicherkapazität als thermischer Speicher dienen. Dieses ganzheitliche Konzept zur Speicherung von Energie aus Erneuerbaren Quellen soll in folgendem Projektbericht, welcher Teil eines gesamten Projektes zum Bau eines Stülpmembranspeicher Demonstrator-Systems ist, teilweise aufgearbeitet werden.
Einleitung 2 Das gesamte Projekt umfasst 6 Einzelbereiche. Beginnend mit den Tief- und Hochbauarbeiten für einen Stülpmembranspeicher-Demonstrator durch Herrn Anton Wolf [2]. Der Systemaufbau und die Aggregate zur Stromspeicherung und Wärmebewirtschaftung eines
Stülpmembranspeichers wurden von Herrn Rami Haidar behandelt [3]. Die Herstellung der Stülpmembran eines Stülpmembranspeichers durch Herrn Franz Lampe sowie der Einbau und die Befestigung der Stülpmembran eines Stülpmembranspeichers durch Herrn Nicolai Neubauer [4] [5]. Zuletzt erfolgt durch Herrn Peter Müller-Leimbach die Auslegung &
Betrachtung der Wirtschaftlichkeit eines Solarkollektorfeldes und einer Wärmedämmung für den Stülpmembranspeicher [6].
Systemaufbau und Aggregate zur Stromspeicherung und Wärmebewirtschaftung eines Stülpmembranspeichers
(2023)
Diese Arbeit untersucht den Aufbau und die Funktionsweise eines Stülpmembranspeichers, um darauf aufbauend die am besten geeigneten Pumpspeicheraggregate für den geplanten Demonstrator in Haßfurt auszuwählen. Die Analyse ergibt, dass angesichts der ständig
variierenden Leistungsanforderungen Verdrängermaschinen Strömungsmaschinen vorzuziehen sind. Insbesondere zeichnen sich Axialkolbenmaschinen durch ihre hohe Flexibilität und ihren hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Verdrängermaschinen aus.
Bei dem Stülpmembranspeicher (Abbildung 1) handelt es sich um einen Speicher der Energie sowohl in Form von Wärme und potenzieller Energie speichert. (Vergl. Abbildung 1: Grundaufbau des Speichers)
Grundprinzip ist ein mit Wasser gefüllter Zylinder, in dem sich ein Bodenmasse-Kolben nach oben und unten bewegen kann. Der Kolben ist mit einer Stülpmembran an der Zylinderwand befestigt und diese trennt zudem den Zylinder in zwei Kammern auf. Eine oberhalb des Kolbens und eine unterhalb. Durch Pumpen von Wasser von der oberen in die untere Kammer erfolgt dort eine Druckerhöhung, die zu einem Anheben des Kolbens führt. Dies erfolgt bei Energieüberschuss im Stromnetz. Bei Stromdefizit kann der Kolben abgesenkt werden und die Energie kann mittels einer Turbine aus der Wasserströmung von der unteren in die obere Kammer entnommen werden. Die Wärmenutzung erfolgt durch Einspeisung von warmem Wasser aus einem Fernwärmenetz in die obere Kammer des Kolbens. Durch den Dichteunterschied von warmen zu kaltem
Wasser entsteht eine Schichtung des Wassers mit der wärmsten Schicht ganz oben im Zylinder. Da das Wasservolumen im Zylinder gleichbleiben soll, wird genauso viel kaltes Wasser am unteren Ende des Zylinders entnommen, wie warmes Wasser oben eingespeist wird. Um ein ungewolltes Absenken des Kolbens zu vermeiden, wird die gleiche Menge Wasser wie eingespeist wird von der oberen in die untere Kammer gepumpt. Bei Entnahme der Wärme funktioniert dieser Mechanismus in umgekehrter Reihenfolge. Das kalte Wasser wird am unteren Ende des Zylinders eingespeist, die gleiche Menge wird über eine Transferleitung von der unteren in die obere Kammer gepumpt und wieder die gleiche Menge
wird am oberen Ende des Zylinders in das Fernwärmenetz eingespeist.
Die vollständige Auslegung wurde in 6 Teilbereiche aufgeteilt.
Im Nachfolgenden Bericht wird ausschließlich auf die Baulichen Aspekte für den Zylinder, Kolben und die allgemeine Grundstruktur eingegangen.
Die Maßnahmen zum Systemaufbau und Aggregate zur Stromspeicherung sowie Wärmebewirtschaftung behandelte Herr Rami Haidar[7], die Platzierung und Einbau der Aggregate, Rohrleitungen und Strömungs-führung Herr Julian Schmitt [11] , die Herstellung der Stülpmembran Herr Franz Lampe [8], den Einbau und die Befestigung der Stülpmembran Herr Nikolai Neubauer [10] und die Wärmedämmung und die Auslegung eines Solarkollektorfeldes zur Wärmeversorgung angeschlossener Wohngebäude Herr Peter Müller-Leimbach [9].
Wie lassen sich die Strukturen des sozialen Zusammenhalts in ländlichen Räumen beschreiben? Diese Frage wird in einem groß angelegten Forschungsprojekt untersucht, das drei bayernweite Bürgerbefragungen und vier Vertiefungsprojekte zu verschiedenen Aspekten des Zusammenhalts beinhaltet. Der vorliegende Bericht präsentiert die Ergebnisse der ersten Bürgerbefragung mit Schwerpunkt auf den konkreten sozialen Beziehungen vor Ort. Die Befragung wurde im Frühjahr und Frühsommer 2023 durchgeführt.
Im Rahmen des Forschungsprojekts Smart Inklusion für Wohnungslose (SIWo) (01.08.2019 bis 31.01.2023) untersuchte ein interdisziplinäres Forschungsteam in Nürnberg die Fragen, welche Informations-, Unterstützungs- und Beratungsbedarfe bei wohnungs- und obdachlosen Menschen vorliegen und in welcher Form diese mit Hilfe von digitalisierten Angeboten und Produkten gedeckt werden können. Im Teilprojekt I: Sozialwissenschaftliche Forschung rekonstruierte das Team auf der Grundlage von Gruppendiskussionen und narrativ angelegten Leitfadeninterviews mit wohnungslosen Menschen deren artikulierte Bedarfe, die neben leistbarem Wohnraum als dinglichsten Bedarf noch Alltags- und Informationsbedarfe sowie digitale und technische Bedarfe umfassen. Im Teilprojekt II: Menschzentrierte Produktentwicklung entwickelte das Team drei Produkte, die in Teil I identifizierten Bedarfe auf verschiedene Weise adressieren: 1) Die Informations-App Schlaue Lise stellt Informationen über die Angebotslandschaft des lokalen Hilfesystems in Nürnberg maßgeschneidert zur Verfügung und ist zu Projektende als konzeptioneller, interaktiver Prototyp verfügbar. 2) Der Ladestation- und WLAN-Finder Stromer Max kann zum Aufspüren von kostenlosen und öffentlich zugänglichen Optionen zur Aufladung von elektronischen Geräten verwendet werden und liegt zum Projektende als implementierte, progressive Webapp vor. 3) Eine WLAN- und Ladestation ist in der Nürnberger Innenstadt installiert sowie öffentlich und kostenlos zugänglich. Die entwickelten Produkte tragen zwar auf verschiedene Weise zur Inklusion wohnungsloser Menschen bei, sind aber als Beiträge zur Überlebenssicherung zu verstehen. Tatsächlich ist für die Lösung des Problems der Wohnungslosigkeit Strukturen notwendig, die leistbaren Wohnraum an wohnungslose Menschen vermitteln.
The objective of this study was to develop an experimental framework that allows research on whether the combined use of a virtual reality (VR) driving simulator, electroencephalography signals collected during driving tests and designed attentional paradigms could be applied to assess the performance of affective warning sounds for re-channelling driver’s attention in certain driving situations. Three VR driving scenarios with different stimuli and two driving tasks were designed and implemented. Acquisition of driver’s physiological data and behavioural metrics were integrated to be gathered synchronously. In addition, an experimental protocol was designed for the assessment of the impact of affective warning sounds. The technical feasibility of the framework was evaluated with the results showing that the proposed framework enables the data acquisition and analysis for a variety of warning stimuli. After successful technical deployment, a study with experimental subjects will follow to evaluate the effectiveness of affective warning sounds.
This study aims to compare two different implementations of speech emotion recognition models.The emphasis is directed towards evaluating their efficacy in capturing and characterizing dialogues
portrayed by actors within a film scene to create suitable musical intervals. The goal of the overarching research intends to derive indications to enhance the compositional process of film scores by recognizing the emotion in a particular scene. Based on established deep learning models, the study delves into the exploration of two distinct emotion classification metrics: The Six Emotion Prediction and the Valence/Arousal/Dominance Prediction. To facilitate a comparative analysis, a preliminary study an a following survey is deployed. The preliminary study confirms a significant difference in the generated MIDI data. For this reason, a survey is essential to detect the better fitting algorithm. Participants are tasked to rate the affective suitability of eight generated interval sequences to the corresponding film scenes. The Suitability is verified quantitatively using a bidirectional rating system. Both model assessments are conducted within a uniform sound design, thus ensuring unbiased conditions for evaluation. Upon a thorough examination of our extensive analysis, a preference for method A becomes increasingly evident.
Mit dem im Jahr 2022 initiierten Projekt „KI-Potenzial-Scanning“ soll ein Vorgehensmodell erprobt werden, um für die Stadt Nürnberg konkrete
Einsatzpotenziale identifizierbar zu machen. Für das KI-Potenzial-Scanning ist das Ziel, für die Stadt Nürnberg anhand eines ausgewählten, städtischen Arbeitsfeldes Potenzialbereiche für den Einsatz von KI-basierten, digitalen Systemen zu eruieren. Die Eingrenzung des zu untersuchenden Arbeitsfeldes erfolgt über mehrere Workshops in enger Abstimmung mit dem Amt für Digitalisierung und Prozessorganisation.
BikeVR
(2020)
While becoming more and more aware of the ongoing climate change, eco-friendly means of transport for all citizens are moving further into focus. In order to be able to implement specific measures, it is necessary to better understand and emphasize sustainable transportation like walking and cycling through focused research. When developing novel traffic concepts and urban spaces for non-motorized traffic participants like bicycles and pedestrians, traffic and urban planning must be focused on their needs. To provide rare qualitative factors (such as stress, the perception of time and attractiveness of the environment) in this context, we present an audiovisual VR bicycle simulator which allows the user to cycle through a virtual urban environment by physically pedaling and also steering. Virtual Reality (VR) is a suitable tool in this context, as study participants find identical and almost freely definable (virtual) urban spaces with adjustable traffic scenarios. Our preliminary prototype proved to be promising and will be further optimized and evaluated.
Ein menschzentrierter Gestaltungsprozess befördert die Gebrauchstauglichkeit von Softwareprodukten. Die damit verbundenen Ziele und Vorgehensweisen sind Thema internationaler Normen und bilden einen integralen Bestandteil heutiger Softwareentwicklungsprozesse – und von Curricula zur Lehre im Bereich der Softwareentwicklung. Praxisbezogene Lehre in diesem Feld sollte eine enge Interaktion von Entwickler*innen und Benutzer*innen erlebbar machen. Dies umzusetzen kann sich insbesondere in der Lehre für Großgruppen als schwierig erweisen, unter anderem aufgrund eines begrenzten Zugangs der Lernenden zu möglichen Benutzer*innen. Dieser Bericht soll Lehrenden im Feld der Mensch-Computer-Interaktion Herangehensweisen an diese Problematik aufzeigen. Im Vordergrund steht die Forderung nach einem praktischen Erleben der Erhebung von Kontextszenarien. Die daraus resultierenden fachlichen und didaktischen Anforderungen werden auf Ansätze zur medialen Aufbereitung dieser Aufgabenstellung abgebildet. Darauf aufbauend wird anhand eines konkreten Beispiels herausgearbeitet, wie Chatbots die Befragung von Benutzer*innen auch für große Gruppen Lernender erlebbar machen können.
Data engineering is an integral part of the data science process. It comprises tasks such as data ingestion, data transformation, and data quality assurance. In order to fulfill these tasks, schema inference is an important capability. Its goal is to detect the structure of a dataset and to derive metadata on hierarchies, data types, etc. Artificial intelligence (AI) has the potential to automate schema inference and thus increase the efficiency of the data science process. However, as government institutions are subject to special regulations, explainability of AI models can be a mandatory requirement. Goal of this research protocol is to plan a systematic review of literature on schema inference with explainable AI (XAI) for data engineering in government institutions.
Die vorliegende Arbeit beleuchtet die Rechtsmobilisierungshandlungen gewaltbetroffener Frauen in Hamburg und untersucht dabei insbesondere die Inanspruchnahme des Gewaltschutzgesetzes durch diese. Begleitet wird der Forschungsprozess von der sozialarbeiterischen Perspektive auf den Themenkomplex häusliche Gewalt und Rechtsmobilisierung. Geprägt ist das Vorgehen dieser Arbeit von selbst gemachten
Praxiserfahrungen in der Frauenhausarbeit, aus der heraus das Ziel der praktischen Verbesserung der Lebensrealitäten sowohl für gewalt-betroffene als auch für alle in Hamburg lebenden Frauen erwächst.
Praxis-, ergebnis- und lösungsorientiert wird die Fragestellung nach den Grundsätzen der Literaturarbeit bearbeitet, wobei nicht nur Literatur und Studien, sondern auch statistisches Rohmaterial aus dem Arbeitsfeld der Sozialen Arbeit analysiert, aufbereitet und miteinander in Verbindung gesetzt wird. Die Aufdeckung einer gravierenden Daten- und Wissenslücke, in Verbindung mit der Feststellung konkreten Handlungsbedarfs bei der Schaffung automatisierter Netzwerkstrukturen, Vereinfachung der Inanspruchnahme des Gewaltschutzgesetzes, und Verbesserung der gesetzlichen Rahmenbedingungen, gehören dabei zu den Kernergebnissen vorliegender Arbeit. Die Überführung ausgearbeiteter Ergebnisse in einen Maßnahmenkatalog mit Handlungsempfehlungen, gerichtet an die Verantwortlichen der Stadt Hamburg, liefert dann konkrete Grundlagen zur Initiierung von Maßnahmen und im Weiteren auch Impulse für eine empirische Anschluss-forschung. Auch über die gestellte Forschungsfrage hinaus liefert die Beschäftigung mit dem Thema viel Potenzial für eine fruchtbare Gestaltung zukünftiger Lebensrealitäten von Frauen in Hamburg und ganz Deutschland.
If we believe Edward Snowden, encryption is "the only true protection against surveillance". However, advances in quantum technology might endanger this safeguard. Our article discusses why quantum computing poses a threat to data security and what to do about it. Instead of a purely theoretical analysis, we build on code examples using Python, C, and Linux.
Data engineering makes up a large part of the data science process. In CRISP-DM this process stage is called "data preparation". It comprises tasks such as data ingestion, data transformation and data quality assurance. In our article we solve typical data engineering tasks using ChatGPT and Python. By doing so, we explore the link between data engineering and the new discipline of prompt engineering.
Infradar-Localization: single-chip infrared- and radar-based Monte Carlo localization. This paper proposes a novel approach for indoor robot localization that leverages a fusion of information from single-chip infrared (Time-of-Flight) and radar sensors. The aim of our research is the development of a cost-effective and lightweight system that can achieve high-precision robot localization. Unlike traditional localization methods based on LiDARs or cameras, our proposed system uses single-chip infrared and radar sensors to overcome the limitations of high cost and bulky hardware. Specifically, we employ a Doppler radar-based velocity motion model for the estimation of the robot's ego-motion, eliminating the need for additional sensors such as IMU or wheel encoders. Next, we describe a hybrid sensor model for single-chip infrared and radar sensors that provides robust and accurate environmental perception with dynamic outlier removal. Finally, we integrate these components into a Monte Carlo localization framework to generate accurate real-time estimation of the robot's position and orientation. This is the first time a single-chip infrared and radar fusion based framework has been applied to robot localization, to the best of our knowledge. Through a comprehensive experimental evaluation, we demonstrate the system's high accuracy and efficiency, achieving an average localization error of 9 cm in diverse indoor environments. This remarkable performance, combined with the low-cost and lightweight nature of our proposed solution, positions it as a highly promising alternative for a wide range of applications, including robotics, smart homes, and autonomous vehicles. The significant advancements of this novel approach offer vast potential to revolutionize the field of localization, enabling more precise and cost-effective navigation systems.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Lehrsystems, bestehend aus einer Lasteinheit. Dabei setzt sich die Lasteinheit aus einer Motor-Frequenzumrichter-Kombination zusammen.
Es ist sind Steuerprogramme zu entwickeln, die Funktionen, wie eine Lastsimulation, bieten. Zudem ist die Entwicklung einer GUI vorgesehen, die zur Beobachtung und Steuerung dient. Die Programment-
wicklung findet im TIA-Portal, in STARTER und in LabVIEW statt. Neben der Programmentwicklung ist eine abschließende Antriebsauslegung durchzuführen. Für die erfolgreiche Programmentwicklung wurde im ersten Schritt ein Programm im TIA-Portal implementiert, wobei dies nur grobe Züge des Endprogramms enthielt und für erste Tests zuständig war. Eine Reglerparametrierung wurde mithilfe des TIA-Programms und des Programms STARTER durchgeführt. Im Anschluss wurden die Programm-teile nach LabVIEW portiert und das Hauptprogramm bis zur endgültigen Funktionsfähigkeit erweitert. Die Antriebsauslegung wurde mithilfe von entsprechend großen Lasten und Temperaturaufnahmen durchgeführt. Das Ergebnis ist ein lauffähiges LabVIEW-Programm mit GUI, das Lasten simulieren und Bremsungen von gekoppelten Motoren durchführen kann. Die Bremsung wurde schließlich für die größtmögliche Leistungsentnahme und Antriebsauslegung eingesetzt. Der Antrieb kam bisher nicht zum Einsatz.
Deep Learning basierte Segmentierung und Transformation von Spike-Rauschen in der MR-Bildgebung
(2023)
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist ein bildgebendes Diagnoseverfahren, das auf starken Magnetfeldern und sensiblen Detektoren basiert. Es kann zu Spike-Rauschen kommen, das die Bildqualität negativ beeinflusst. In dieser Arbeit wird untersucht, ob neuronale Netzwerke das Spike-Rauschen reduzieren können, um die Bildqualität zu verbessern. Dazu wird eine Bildverarbeitungspipeline entworfen, bestehend aus den Teilbereichen Detektion, Segmentierung und Transformation. Verschiedene neuronale Netzarchitekturen werden für jeden Teilbereich ausgewählt und auf Basis verschiedener Daten trainiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Detektion und Segmentierung basierend auf der L1-Norm die besten Ergebnisse liefern. Es werden bestimmte Netzwerkarchitekturen ausgewählt, um die Transformation durchzuführen. Die gesamte Pipeline reduziert das Rauschen erheblich, aber weitere Tests sind erforderlich, um die Robustheit der Implementierung sicherzustellen.
Die Projektarbeit „Auslegung einer regenerativen Stromversorgung inklusive eines Stülpmembranspeichers anhand der Stadt Haßfurt“ handelt von einer Analyse der Realdaten, welche von der Stadtwerk Haßfurt GmbH zur Verfügung gestellt wurden. Außerdem wurden der Ausbaustand der elektrischen Energieversorgung sowie die Auslegung eines Stülpmembran-speichers für die Kleinstadt Haßfurt untersucht. Auf die Funktion des Stülpmembranspeichers wird ebenso genauer eingegangen.
In dieser Projektarbeit wird die Wärmeversorgung der Stadt Haßfurt über Solarthermieanlagen vorgestellt. Dabei werden vorerst zwei mögliche Herstellverfahren des Stülpmembranspeichers präsentiert. Mit Hilfe der Wärmeverbrauchsdaten der Stadtwerke Haßfurt werden Solarkollektoren ausgelegt. Das Ziel der Auswertung ist die benötigte Menge und Kosten der Solarthermieanlagen für ganz Haßfurt und für ein Neubaugebiet zu bestimmen.
Diese Projektarbeit behandelt den Aufbau eines regenerativen Wärmenetzes und die Wärmenetzplanung für die Stadt Haßfurt und ihr Neubaugebiet. Die Studie untersucht die mögliche Gestaltung eines Wärmenetzes zur Nutzung überschüssiger Wärmeenergie, die in einem Stülpmembranspeicher gespeichert und bei Bedarf abgerufen werden kann. Darüber hinaus werden in der Projektarbeit Kostenaspekte und die damit verbundenen Wärmegestehungskosten analysiert. Die Ergebnisse dieser Studie bieten wichtige Erkenntnisse für die Entwicklung einer nachhaltigen Wärmeversorgung in der Stadt Haßfurt.
Bei der nachfolgenden Projektarbeit handelt es sich um einen Teil des Gesamtprojekts einer regenerativen Energieversorgung der Stadt Haßfurt. In diesem Bericht wird ein Versorgungssystem aus Photovoltaik- und Windenenergieanlagen mit einem ausreichend dimensionierten Energiespeicher für die Stadt Haßfurt ausgelegt. Darüber hinaus wird eine Bewirtschaftungsstrategie erstellt, mit der das Gesamtsystem finanziert werden kann, indem überschüssiger Strom bei Höchstpreisen an der Strombörse vermarktet wird.