TY - JOUR A1 - Schmid-Petri, Hannah A1 - Elschner, Sophie G. T1 - Transitionalists, traditionalists or pioneers? How German municipal energy companies are responding to the national energy transition JF - Energy Research & Social Science (Online ISSN: 2214-6326) N2 - The Renewable Energy Sources Act (EEG) in Germany aims to transition the country to a sustainable energy system. This has led to a decentralization of the energy market and a shift toward community-focused energy supply systems. Municipal energy companies (MECs), deeply rooted in their communities, are crucial in facilitating this transition and promoting innovative technologies. Websites serve as important communication tools, facilitating interaction between companies and consumers. In our study, we conducted a quantitative content analysis to examine how MECs communicate issues related to the energy transition on their web pages (N = 300). In general, our results show that the energy transition was rarely mentioned on landing pages, and while companies are improving their sustainable electricity products, renewable gas and heating tariffs have received little attention. Additionally, we identified three communication types of MECs: The transitionalists (45 %), the traditionalists (35 %), and the pioneers (20 %), with the latter being the most innovative that emphasizes issues related to the energy transition. Overall, it can be said that the MECs have not yet fully exploited their potential to position themselves as pioneers of the energy transition in their website communications. Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus4-18714 VL - 2024 IS - 109 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Otto, Alena A1 - Tilk, Christian T1 - Intelligent design of sensor networks for data-driven sensor maintenance at railways JF - Omega (Online ISSN: 1873-5274) N2 - With rapid advances in digitization, many critical processes in transportation, industries, and our daily life rely on sensor measurements. With time, however, the measurements may get gradually biased and their precision deteriorates, leading to an enhanced risk of major disruptions caused by false sensor measurements. All single sensor measurements are uncertain and deviate from the true value. To detect malfunctioning sensors early on, a set of recent measurements of each sensor has to be constantly cross-checked against the measurements of a given number of other sensors, i.e., sensors should form a diagnosable network. In this article, we examine the intelligent positioning of safety-relevant sensors at railways such that the installed sensors can constantly cross-check each other and the number of the required sensors is minimized. The arising sensor positioning problem (SPP) belongs to the family of the coordinated set covering problems with two binary matrices: the choice of columns in one matrix implies the selection of specific columns and rows in the other matrix. We formulate an integer program, provide some formal analysis of the SPP and design a customized large neighborhood search metaheuristic RuM, which finds close-to-optimality solutions fast. In our computational experiments, we show that if we ignore the diagnosability requirement, the installed sensors cannot sufficiently cross-check each other in most cases. However, it costs only a few (or even no) additional sensors to ensure the diagnosability of the sensor network. KW - Rail transport KW - Integer programming KW - Sensors KW - Set covering problem KW - Network design KW - Diagnosable network Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus4-18771 VL - 2024 IS - 127 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Fekih Hassen, Wiem A1 - Schoppik, Luis A1 - Schiegg, Sascha A1 - Gerl, Armin T1 - Power management approach of hybrid energy storage system for electric vehicle charging stations JF - Smart Cities N2 - The applicability of Hybrid Energy Storage Systems (HESSs) has been shown in multiple application fields, such as Charging Stations (CSs), grid services, and microgrids. HESSs consist of an integration of two or more single Energy Storage Systems (ESSs) to combine the benefits of each ESS and improve the overall system performance. In this work, we propose a novel power management controller called the Hybrid Controller for the efficient HESS’s charging and discharging, considering the State of Charge (SoC) of the HESS and the dynamic supply and load. The Hybrid Controller optimises the use of the HESS, i.e., minimises the amount of energy drawn from and discharged to the grid, thus utilising and prioritising the provided Photovoltaic (PV) power. The performance of our proposal was assessed via simulation using various evaluation metrics, i.e., Autarky, charge/discharge cycle, and Self-Consumption (SC), where we defined 24 scenarios in different locations in Germany. KW - HESS KW - RFB KW - lithium battery KW - power distribution KW - OpenEMS KW - real load dataset Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:m347-opus-6045 SN - 2624-6511 VL - 7 (2024) IS - 6 SP - 4025 EP - 4051 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Hackl, Veronika A1 - Müller, Alexandra Elena A1 - Granitzer, Michael A1 - Sailer, Maximilian T1 - Is GPT-4 a reliable rater? Evaluating consistency in GPT-4's text ratings JF - Frontiers in Education N2 - This study reports the Intraclass Correlation Coefficients of feedback ratings produced by OpenAI's GPT-4, a large language model (LLM), across various iterations, time frames, and stylistic variations. The model was used to rate responses to tasks related to macroeconomics in higher education (HE), based on their content and style. Statistical analysis was performed to determine the absolute agreement and consistency of ratings in all iterations, and the correlation between the ratings in terms of content and style. The findings revealed high interrater reliability, with ICC scores ranging from 0.94 to 0.99 for different time periods, indicating that GPT-4 is capable of producing consistent ratings. The prompt used in this study is also presented and explained. KW - artificial intelligence KW - GPT-4 KW - large language model KW - prompt engineering KW - feedback KW - higher education Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus4-18348 SN - 2504-284X VL - 2023 IS - 8 PB - Frontiers CY - Lausanne ER - TY - THES A1 - Frank, Florian T1 - Integrating physical unclonable functions from novel nanomaterials, circuit elements, and memory technologies into future hardware architectures N2 - Cryptographic keys are fundamental components for ensuring security in digital systems. To ensure reliable key generation and management, various technical concepts have been developed, primarily based on dedicated hardware components such as Trusted Platform Modules (TPMs). However, many modern systems, especially small resource-constrained devices, typically lack hardware support for secure key generation and management. To address these limitations, Physical Unclonable Functions (PUFs) have proven to be an effective solution for key generation, device authentication, and identification tasks. PUFs leverage inherent variations in hardware components to produce unique, device-specific keys. For a well-designed PUF, these keys can be reproduced reliably on the same device but are practically impossible to clone. Various types of PUFs exist, including those that exploit slight delay differences in circuits with symmetric paths. Others rely on physical characteristics of components already present in the computing system, such as SRAM or DRAM. However, many of these constructions rely on technologies that could be replaced by emerging ones in the future. Such a replacement may involve a transition from traditional memory technologies, such as SRAM, DRAM, and flash memory, to emerging Non-Volatile Memories (NVMs), including Ferroelectric RAM (FRAM), Magnetoresistive RAM (MRAM), and Resistive RAM (ReRAM). These new technologies, in turn, necessitate innovative hardware security solutions for generating intrinsic hardware fingerprints, ensuring security for next-generation embedded devices. Furthermore, the integration of nanomaterials, such as carbon nanotubes, into processor architectures and the adoption of reconfigurable hardware platforms like Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) require the development of specifically tailored cybersecurity solutions. This dissertation aims to develop hardware-based security mechanisms for these types of devices by designing new PUF constructions and demonstrating their practical applications. One focus lies on PUFs extracted from nanomaterials and emerging circuit elements, particularly memristive devices and Carbon NanoTube Field-Effect Transistors (CNT-FETs). For memristive devices, which form the basis of ReRAM memory, this work analyzes methods ranging from simple binary quantization to advanced techniques exploiting device-specific response patterns. In the case of CNT-FETs, custom-fabricated wafers are developed to construct PUFs with optimal properties, such as high robustness, uniformity, and entropy, even under varying environmental conditions. These conditions include fluctuations in ambient temperature. Based on an analysis of fundamental system components, this work evaluates the feasibility of deriving PUFs from fully integrated circuits. A specific focus is placed on emerging non-volatile memory technologies, assessing their potential for PUF applications. To achieve PUF behavior in these memory devices, techniques such as intentional timing manipulation, induced bit flips through row hammering, and variations in supply voltage are examined. These resulting bit flips can be exploited as PUF responses. Additionally, transforming raw PUF responses into cryptographically usable keys and integrating specific PUFs into practical applications are core components of this work. The demonstrated practical applications include an innovative architecture for encrypting and binding data to non-volatile memory modules, implemented on Multiprocessor System-on-Chips (MPSoCs) incorporating FPGAs. This architecture enables the storage of confidential data on non-volatile memory while simultaneously using the same module as a PUF, without requiring separate memory partitions solely for the PUF functionality. Finally, practical applications of hardware fingerprints in the automotive sector are demonstrated, including an FPGA-based implementation to maintain security while preserving the temporal determinism of time-critical messages. These goals are met through the use of hardware-implemented cryptographic algorithms coupled with an FPGA-based ring oscillator PUF. To summarize, this work presents new types of PUF implementations, starting with nanomaterials and emerging circuit elements, extending to PUFs derived from integrated circuits, and demonstrates innovative solutions for their integration into MPSoC-based architectures. N2 - Kryptografische Schlüssel bilden die Grundlage nahezu aller Verfahren zur Gewährleistung der IT-Sicherheit in digitalen Systemen. Um deren Generierung und Verwaltung zuverlässig zu ermöglichen, wurden verschiedene technische Konzepte entwickelt, allen voran dedizierte Hardware-Komponenten wie Trusted Platform Modules (TPMs). Ein Nachteil solcher Konzepte ist jedoch, dass diese Module nicht in allen Systemen integrierbar sind, weshalb Mikrocontroller in kleinen eingebetteten Systemen häufig keine Unterstützung für hardwaregestützte Schlüsselverwaltung bieten. Um dennoch eine sichere Kommunikation zu gewährleisten, haben sich kryptografische Schlüssel, die aus sogenannten Physical Unclonable Functions (PUFs) abgeleitet werden, als effektive Lösung bewährt. PUFs nutzen hardwarebedingte physikalische Abweichungen, die häufig durch den Produktionsprozess verursacht werden, um daraus einen unklonbaren, gerätespezifischen kryptografischen Schlüssel zu erzeugen. Ein Beispiel sind verzögerungsbasierte PUFs, die minimale Signalverzögerungen aufgrund geringfügiger Abweichungen in den Leitungslängen sowie weiteren elektrischen Parametern nutzen, um eine unklonbare, gerätegebundene Charakteristik zu extrahieren. Des Weiteren haben sich PUFs, die auf bereits in einem Rechensystem vorhandenen Hardwarekomponenten wie DRAM oder SRAM basieren, als kostengünstige Möglichkeit eines Hardware-Sicherheitsankers erwiesen. Der Großteil der derzeit verfügbaren PUF-Implementierungen basiert jedoch nahezu ausschließlich auf älterer Hardware, wie den oben erwähnten Speichertechnologien. In Zukunft könnten diese jedoch durch neuartige nichtflüchtige Speichertechnologien, insbesondere Ferroelectric RAM (FRAM), Magnetoresistive RAM (MRAM) und Resistive RAM (ReRAM), ersetzt werden. Bei diesen Technologien besteht ebenfalls die Notwendigkeit zur Ableitung von kryptografisch sicheren Schlüsseln, um den Schutz zukünftiger eingebetteter Systeme zu gewährleisten. Weitere zukunftsgerichtete Entwicklungen werden die Integration von Nanomaterialien, beispielsweise in Prozessoren, sowie der vermehrte Einsatz neuer Hardwarearchitekturen, wie etwa solcher auf Basis von Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), umfassen. Diese Dissertation hat sich zum Ziel gesetzt, diese Probleme zu adressieren. Sie umfasst die Entwicklung und Analyse verschiedener Arten neuartiger PUFs sowie deren Integration in praktische Anwendungen. Zunächst wird eine Analyse bestimmter Nanomaterialien durchgeführt, insbesondere die Untersuchung neuartiger, auf Kohlenstoffnanoröhrchen basierender Feldeffekttransistoren. Hierfür wurden speziell gefertigte Siliziumwafer entwickelt, um PUFs mit optimalen Eigenschaften wie hoher Robustheit, Uniqueness und Entropie zu realisieren. Dies soll selbst unter variierenden Umgebungsbedingungen, einschließlich Schwankungen der Umgebungstemperatur, gewährleistet werden. Darüber hinaus wird das Verhalten von memristiven Bauelementen, den Basiselementen von ReRAM Modulen, im Hinblick auf mögliche PUF-Implementierungen untersucht. Dabei werden Lösungen zur binären Klassifikation entwickelt und spezifische Response-Pattern beim Anlegen verschiedener elektrischer Signale untersucht. Im nächsten Schritt wurde die Erzeugung von PUFs in integrierten Schaltkreisen betrachtet, insbesondere in den oben genannten nichtflüchtigen Speichern. Hierzu werden Methoden genutzt, die sich bereits bei älteren Speichermodulen als erfolgreich erwiesen haben. Dazu gehören unter anderem die Variation der Versorgungsspannung, das absichtliche Unterschreiten der Zugriffszeiten sowie das Erzeugen von Bit-Flips mittels Row Hammering. Im letzten Teil dieser Dissertation wird die Integration verschiedener PUFs in praktische Anwendungen untersucht. Zu diesem Zweck wird eine FPGA-basierte Architektur entwickelt, die unter Verwendung von intrinsischen speicherbasierten PUFs das Speichermodul gleichzeitig zum Ablegen vertraulicher Daten nutzt und diese Daten zusätzlich durch einen vom gleichen Modul abgeleiteten Schlüssel an dieses bindet. Dies ist möglich, ohne zusätzlichen Speicherplatz für die PUF-Erzeugung zu reservieren. Ein weiterer praktischer Anwendungsfall im Automotive-Kontext wird demonstriert. Hier wird ebenfalls eine FPGA-basierte Lösung vorgestellt, die Authentizität und Integrität im Fahrzeug gewährleistet und gleichzeitig den zeitlichen Determinismus der Kommunikation im Fahrzeug bewahrt. Dies wird durch den Einsatz hardwaregestützter kryptografischer Algorithmen in Verbindung mit einem FPGA-basierten Ring-Oszillator-PUF erreicht. Zusammenfassend stellt diese Arbeit neuartige PUF-Implementierungen vor, die auf Konstruktionen mit Nanomaterialien und innovativen Schaltungselementen basieren. Aufbauend darauf werden Methoden zur Extraktion von PUFs aus neuartigen nichtflüchtigen Speichertechnologien untersucht. Abschließend werden praxisnahe, innovative Anwendungen auf MPSoC-Plattformen vorgestellt, die den Einsatz von PUFs demonstrieren. KW - Physical Unclonable Functions KW - Hardware Security KW - Nanomaterials KW - Emerging Memory Technologies KW - FPGAs Y1 - 2026 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus4-20104 ER - TY - THES A1 - Wirth, Olivia T1 - Digital Platforms and Mobile Technologies for Development: Essays on Firm Formalization, Financial Inclusion, and Agricultural Resilience in Sub-Saharan Africa N2 - Mobile technologies and digital platforms have expanded rapidly across sub-Saharan Africa, creating opportunities to strengthen state capacity, broaden financial inclusion, and build agricultural resilience. This dissertation examines their development impacts across three settings. Chapter 1 combines novel administrative tax records with high resolution data on mobile network rollout in Uganda to estimate the effects of mobile internet access on firm tax behavior and public revenue. Exploiting plausibly exogenous rollout timing, we find that improved access increases firm formalization and expands the tax base, strengthening revenue collection. Chapter 2 presents a randomized controlled trial in Niger—the world’s most financially excluded country—to identify barriers to adoption of a mobile money platform. Information provision raises awareness but not use, consistent with information being necessary but insufficient for diffusion. By contrast, a modest financial incentive significantly increases both adoption and usage. Chapter 3 uses a household panel collected before and after a severe drought in northern Ghana and exploits variation in rainfall in a differences-in-differences framework to estimate effects on production, income sources and adaptation plans. We find that increasing drought severity lowers soybean yields and revenues and decreases reliance on own-business income and remittances, reflecting broader livelihood impacts. Farmers who use mobile phones to access agricultural information make different input choices and adaptation plans. Taken together, these findings highlight the promise of mobile technologies and digital platforms for development. Their effectiveness, however, depends on complementary infrastructure and local capacity, underscoring the need for scalable, context-specific strategies to harness these tools for inclusive growth and resilience. KW - Digitalisierung KW - Mobilität KW - Landwirtschaft KW - Afrika Y1 - 2026 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus4-20049 ER - TY - RPRT A1 - Almaini, Amar A1 - Anthuber, Stefan A1 - Egger, Gottfried A1 - Grabner, Daniel A1 - Gutbrod, Amelie A1 - Herburger, Michael A1 - Holzer, Laura A1 - Icyer, Abdurrahman A1 - Katzenbeisser, Stefan A1 - Kraxberger, Manuel A1 - Kufner, Sven A1 - Langner, Karoline A1 - Lill, Bjarne A1 - Mexis, Nico A1 - Pichler, Julia A1 - Plasch, Michael A1 - Sauerwein, Clemens A1 - Schramm, Martin A1 - Szilagyi, Daniel A1 - Wagner, Carina A1 - Zeisler, Alexander T1 - Cyber-Security und Resilienz in Supply Chains mit Fokus auf KMU N2 - Dieser Best Practice Guide zeigt, wie kleine und mittlere Unternehmen (KMU) ihre Cyber-Resilienz umfassend stärken können, von der technischen Basis über Lieferketten und Unternehmenskultur bis hin zu Notfallmanagement und OT-Security. Da Cyberangriffe zunehmend komplexer werden und menschliches Verhalten weiterhin in über 80 % der Vorfälle eine entscheidende Rolle spielt, reicht technische Absicherung allein nicht aus. Entscheidend ist ein integrierter Ansatz, der Mindset (sicherheitsbewusste Haltung), Skillset (praktisches Wissen und regelmäßige Schulungen) und Toolset (adäquate technische Lösungen) miteinander verbindet. Der Cyber-Security Grundschutz vermittelt KMU praxisnahe Schritte zur Identifikation des IST-Zustands, zur Priorisierung von Schutzmaßnahmen und zur Einführung eines kontinuierlichen Verbesserungsprozesses nach dem PDCA-Modell. Das Supply Chain Cyber-Security Handbuch verdeutlicht, wie digital vernetzte Lieferketten zu kritischen Angriffspunkten werden können und unterstützt Unternehmen dabei, relevante Partner zu identifizieren, zu klassifizieren und risikobasierte Maßnahmen zu implementieren. Das Awareness- & Kultur-Handbuch zeigt, wie eine „Security-First“-Kultur entsteht, die Cybersicherheit als Teamaufgabe begreift und über Zero-Trust-Prinzipien, klare Verantwortlichkeiten und moderne Lernformate wie Serious Games nachhaltig verankert. Das Cyber-Notfallkonzept bietet KMU einen strukturierten Leitfaden zur Vorbereitung, Reaktion und Wiederherstellung bei Sicherheitsvorfällen - inklusive Checklisten, Rollenmodellen und Incident-Response-Plänen, um Ausfallzeiten zu minimieren und handlungsfähig zu bleiben. Ergänzend vermittelt das OT-Security Handbuch die Besonderheiten industrieller Systeme und zeigt, wie KMU ihre Produktionsumgebungen schützen können - von der Bewertung kritischer Anlagen über sichere Konfigurationen bis zur schrittweisen Umsetzung praxistauglicher OT-Security-Maßnahmen. Gemeinsam bilden die fünf Handbücher ein ganzheitliches Rahmenwerk, das KMU befähigt, Cybersicherheit als festen Bestandteil des Arbeitsalltags zu verankern, Risiken entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu reduzieren und die eigene Widerstandsfähigkeit gegenüber Cyberbedrohungen systematisch zu erhöhen. T2 - Cyber-Security and Resilience in Supply Chains With a Focus on SMEs KW - Cybersicherheit KW - Cyber Security KW - Kleine und Mittlere Unternehmen (KMU) KW - Small and Medium-sized Enterprises (SME) Y1 - 2026 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus4-20549 ER -