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Institute
- Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V) (415)
- Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019) (381)
- Fakultät Medien und Informationswesen (M+I) (bis 21.04.2021) (296)
- Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik (EMI) (ab 04/2019) (251)
- Fakultät Wirtschaft (W) (171)
- INES - Institut für nachhaltige Energiesysteme (112)
- Fakultät Medien (M) (ab 22.04.2021) (78)
- Zentrale Einrichtungen (72)
- IMLA - Institute for Machine Learning and Analytics (55)
- ivESK - Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik (41)
Open Access
- Open Access (1691) (remove)
Den Hauptbestandteil des Operationssystems stellt der Zugriff auf SD-Karten mit dem Dateisystem FAT16 von Microsoft dar. Für die Bedienung wurde ein Kommandozeileninterpreter implementiert. Als Ein- und Ausgabegerät dient ein PC mit einem speziellen Terminalprogramm, welcher über USB mit dem Emulationsboard des SIRIUS Softcores verbunden ist. Das System wird über die Eingabe von Befehlen am Terminal gesteuert.
Der SIRIUS Softcore kann nur vom Flash des Emulationsboards booten. Da das Betriebssystem selbst jedoch auf der SD-Karte gespeichert werden soll, ist ein Basis-Betriebssystem erforderlich, welches im Flash abgelegt ist. Das Basis-Betriebssystem lädt gleich nach dem Start das eigentliche Betriebssystem von der SD-Karte. Falls jedoch keine SD-Karte gesteckt ist, ermöglicht das Basis-Betriebssystem mit einem Kommandozeileninterpreter einige Grundfunktionen.
Der Cache-Speicher für den Softprozessor SIRIUS ist ein 4-fach assoziativer Cache-Speicher, der mit einem DDR-Interface auf einen externen Speicher zugreifen kann. Er verwaltet und beschleunigt Zugriffe vom Prozessor auf diesen Speicher. Der Cache-Speicher arbeitet intern mit 32 Bit und der doppelten Prozessortaktfrequenz und ermöglicht Systeme mit größeren Speicheranforderungen ohne signifikante Performanceverluste. Der Cache-Speicher wurde mit der Hardwarebeschreibungssprache VHDL erstellt und mit dem bestehenden Mikrocontrollersystem verbunden.
Das Gesamtsystem wurde zunächst simuliert und anschließend mit dem Cyclone III FPGA Starter Kit von Altera, welches ein 32 MB DDR-RAM-Modul zur Verfügung stellt, durch Ausführen eines Testprogramms erfolgreich verifiziert. Für den kompletten Cache-Speicher werden inklusive der Pins für den externen Oszillator und des Reset-Tasters 3805 Logik-Zellen, 27 M9K-Blöcke, 44 Pins und eine PLL benötigt.
Die drei großen Hersteller von Cochlea-Implantat (CI)-Systemen ermöglichen es klinischen Audiologen, die Mikrofoneigenschaften der meisten CI-Sprachprozessoren zu prüfen. Dazu können bei diesen Sprachprozessoren Monitorkopfhörer angeschlossen und das/die Mikrofon(e) inklusive eines Teils der Signalvorverarbeitung abgehört werden. Präzise Angaben dazu, mit welchen Stimuli, bei welchem Pegel und nach welchem Kriterium diese Prüfung stattfinden soll, machen die CI-Hersteller nicht. Auf Basis dieser Prüfung soll der Audiologe dann über die Funktion der Mikrofone und damit darüber entscheiden, ob der betreffende Sprachprozessor an den Hersteller eingeschickt wird oder nicht.
Zur Objektivierung der CI-Sprachprozessor-Mikrofon-Prüfung haben wir eine Testbox entwickelt, mit der alle abhörbaren aktuellen CI-Sprachprozessoren der drei großen Hersteller geprüft werden können. Die Box wurde im 3D-Druck-Verfahren hergestellt. Der zu prüfende Sprachprozessor wird in die Messbox eingehängt und über einen darin verbauten Lautsprecher mit definierten Prüfsignalen (Sinustöne unterschiedlicher Frequenz) beschallt. Das Mikrofonsignal wird über das Kabel der Monitorkopfhörer herausgeführt und mit einer Shifting- and Scaling-Schaltung in einen Spannungsbereich transformiert, der für die AD-Wandlung mit einem Mikrokontroller (ATmega1280 verbaut auf einem Arduino Mega) geeignet ist. Derselbe Mikrokontroller übernimmt über einen eigens gebauten DA-Wandler die Ausgabe der Sinustöne über den Lautsprecher. Signalaufnahme und –wiedergabe erfolgen mit jeweils 38,5 kHz Samplingrate. Der für jede Frequenz über mehrere Perioden des Prüfsignals ermittelte Effektivwert wird mit dem Effektivwert, der mit einem neuwertigen Referenzprozessor für diese Frequenz gemessen wurde, verglichen. Die Messergebnisse werden graphisch auf einem Display ausgegeben.
Derzeit läuft eine erste Datenerhebung mit in der Klinik subjektiv auffällig gewordenen CI-Sprachprozessoren, die anschließend in der Messbox untersucht werden. So sollen realistische Schwellen für kritische Abweichungen von den Referenz-Effektivwerten ermittelt werden. Im weiteren Verlauf sollen dann Hit und False Alarm-Raten der subjektiven Prüfung bestimmt werden.
Die Hersteller von Cochlea-Implantat (CI)-Systemen sehen für klinische Audiologen die Möglichkeit vor, die Mikrofonleistung der meisten aktuellen CI-Sprachprozessoren mittels anschließbarer Monitorkopfhörer zu prüfen. Nähere Angaben dazu, nach welchem Prozedere diese Prüfung stattfinden soll, z. B. welche Stimuli mit welchen Pegeln verwendet werden sollen, sind nach Wissen der Autoren seitens der CI-Hersteller nicht verfügbar. Auf der Basis dieser subjektiven Prüfung entscheidet dann der Audiologe, ob der betreffende Sprachprozessor an den Hersteller eingeschickt wird oder nicht. Wir haben eine Messbox entwickelt, mit der die Mikrofonleistung aller abhörbaren CI-Sprachprozessoren der Hersteller Advanced Bionics, Cochlear und MED-EL objektiv geprüft werden kann. Die Box wurde im 3-D-Druckverfahren hergestellt. Der zu prüfende Sprachprozessor wird in die Messbox eingehängt und über einen verbauten Lautsprecher mit definierten Prüfsignalen (Sinustönen unterschiedlicher Frequenz) beschallt. Das Signal des Mikronfons bzw. der Mikrofone wird über das in der Audio-/Abhörbuchse des Prozessors eingesteckte Kabel der Monitorkopfhörer herausgeführt und mit einer Shifting and Scaling-Schaltung in einen Spannungsbereich transformiert, der für die A/D-Wandlung mit einem Mikrokontroller (ATmega1280 verbaut auf einem Arduino Mega) geeignet ist. Derselbe Mikrokontroller übernimmt über einen eigens gebauten D/AWandler die Ausgabe der Prüfsignale über den Lautsprecher. Signalaufnahme und –wiedergabe erfolgt jeweils mit einer Samplingrate von 38,5 kHz. Der frequenzspezifische Effektivwert des abgegriffenen Mikrofonsignals wird mit einem Referenzwert verglichen. Die (frequenzspezifischen) Referenzwerte wurden mit einem neuwertigen Sprachprozessor gleichen Typs ermittelt und im Speicher des Mikrokontrollers abgelegt. Das Ergebnis wird nach Abschluss der Messung grafisch auf einem Touchscreen ausgegeben. Derzeit läuft eine erste Datenerhebung mit in der Klinik subjektiv auffällig gewordenen CI-Sprachprozessoren, die anschließend in der Messbox untersucht werden. Längerfristiges Ziel ist es, die hit und false alarm Raten der subjektiven Prüfung zu ermitteln.
In bimodal cochlear implant (CI) / hearing aid (HA) users a constant interaural time delay in the order of several milliseconds occurs due to differences in signal processing of the devices. For MED-EL CI systems in combination with different HA types, we have quantified the respective device delay mismatch (Zirn et al. 2015). In the current study, we investigate the effect of the device delay mismatch in simulated and actual bimodal listeners on sound localization accuracy.
To deal with the device delay mismatch in actual bimodal listeners we delayed the CI stimulation according to the measured HA processing delay and two other values. With all delay values highly significant improvements of the rms error in the localization task were observed compared to the test without the delay. The results help to narrow down the optimal patient-specific delay value.
Zeitliche Anpassung führt zu verbesserter Schalllokalisation bei bimodal versorgten CI-/HG-Trägern
(2021)
Bei bimodal versorgten Cochlea-Implantaten (CI) / Hörgerät (HG)-Trägern entsteht durch die unterschiedliche Signalverarbeitung der Geräte eine konstante interaurale Zeitverzögerung in der Größenordnung von mehreren Millisekunden. Für MED-EL CI-Systeme in Kombination mit verschiedenen HG-Typen haben wir den jeweiligen Device-Delay-Mismatch quantifiziert. In der aktuellen Studie untersuchen wir den Einfluss der Device-Delay-Mismatch bei simulierten und tatsächlichen bimodalen Hörern auf die Genauigkeit der Schalllokalisation.
Um den Device-Delay-Mismatch bei bimodal versorgten Patienten zu verringern, haben wir die CI-Stimulation um die gemessene HG-Signallaufzeit und zwei weitere Werte verzögert. Nach einer Angewöhnungsphase war der effektive Winkelfehler bei Verzögerung um die HG-Signallaufzeit hochsignifikant reduziert im Vergleich zu der Testkondition ohne CI-Verzögerung (mittlere Verbesserung: 11 % ; p < .01, Wilcoxon Signed Rank Test). Aber auch mit den beiden weiteren Verzögerungswerten wurden Verbesserungen erreicht. Anhand der Ergebnisse lässt sich der optimale patientenspezifische Verzögerungswert näher eingrenzen.
The ability to detect a target signal masked by noise is improved in normal-hearing listeners when interaural phase differences (IPDs) between the ear signals exist either in the masker or in the signal. To improve binaural hearing in bilaterally implanted cochlear implant (BiCI) users, a coding strategy providing the best possible access to IPDs is highly desirable. Outcomes of a previous study (Zirn, Arndt et al. 2016) revealed that a subset of BiCI users showed improved IPD detection thresholds with the fine structure processing strategy FS4 compared to the constant rate strategy HDCIS using narrowband stimuli. In contrast, little differences between the coding strategies were found for broadband stimuli with regard to binaural speech intelligibility level differences (BILD) as an estimate of binaural unmasking. Compared to normalhearing listeners (7.5 ± 1.2 dB) BILD were small in BiCI users (around 0.5 dB with both coding strategies).
In the present work, we investigated the influence of binaural fitting parameters on BILD. In our cohort of BiCI users many were implanted with electrode arrays differing in length left versus right. Because this length difference typically corresponded to the distance of two electrode contacts the first modification of bilateral fitting was a tonotopic adjustment by deactivation of the most apical electrode contact on the side with the deeper inserted array (tonotopic approach).
The second modification was the isolation of the residual, most apical electrode contacts by deactivation of the basally adjacent electrode contact on each side (tonotopic sparse approach). Applying these modifications, BILD improved by up to 1.5 dB.
The ability to detect a signal masked by noise is improved in normal-hearing (NH) listeners when interaural phase differences (IPD) between the ear signals exist either in the masker or the signal. We determined the impact of different coding strategies in bilaterally implanted cochlear implant (BiCI) users with and without fine-structure coding (FSC) on masking level differences. First, binaural intelligibility level differences (BILD) were determined in NH listeners and BiCI users using their clinical speech processors. NH subjects (n=8) showed a significant mean BILD of 7.5 dB. In contrast, BiCI users (n=9) without FSC as well as with FSC revealed a barely significant mean BILD (0.4 dB respectively 0.6 dB). Second, IPD thresholds were measured in BiCI users using either their speech processors with FS4 or direct stimulation with FSC. With the latter approach, synchronized stimulation providing an interaural accuracy of stimulation timing of 1.67 µs was realized on pitch matched electrode pairs. The resulting individual IPD threshold was lower in most of the subjects with direct stimulation than with their speech processors. These outcomes indicate that some BiCI users can benefit from increased temporal precision of interaural FSC and adjusted interaural frequency-place mapping presumably resulting in improved BILD.
Das normalhörende auditorische System ist in der Lage, interaurale Zeit- bzw. Phasendifferenzen zur verbesserten Signaldetektion im Störgeräusch zu nutzen. Dieses Phänomen wird häufig als binaurale Entmaskierung bezeichnet und ist sowohl bei einfachen Signalen wie Sinustönen, als auch bei Sprachsignalen im Störgeräusch wirksam. Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass binaurale Entmaskierung eingeschränkt auch bei bilateralen CI-Trägern beobachtbar ist (Zirn et al., 2016).
Aktuelle Ergebnisse zeigen, dass die binaurale Entmaskierung sensitiv gegenüber der bilateralen CI-Anpassung ist. So lässt sich der Effekt durch tonotopen Abgleich und Herausstellen eines apikalen Feinstrukturkanals modulieren. Steigerungen der binauralen Entmaskierung um bis zu 1,5 dB sind auf diese Weise gegenüber der konventionellen CI-Anpassung möglich. Allerdings variiert der Einfluss der CI-Anpassung interindividuell erheblich.
The ability to detect a target signal masked by noise is improved in normal-hearing listeners when interaural phase differences (IPDs) between the ear signals exist either in the masker or in the signal. To improve binaural hearing in bilaterally implanted cochlear implant (BiCI) users, a coding strategy providing the best possible access to IPD is highly desirable. In this study, we compared two coding strategies in BiCI users provided with CI systems from MED-EL (Innsbruck, Austria). The CI systems were bilaterally programmed either with the fine structure processing strategy FS4 or with the constant rate strategy high definition continuous interleaved sampling (HDCIS). Familiarization periods between 6 and 12 weeks were considered. The effect of IPD was measured in two types of experiments: (a) IPD detection thresholds with tonal signals addressing mainly one apical interaural electrode pair and (b) with speech in noise in terms of binaural speech intelligibility level differences (BILD) addressing multiple electrodes bilaterally. The results in (a) showed improved IPD detection thresholds with FS4 compared with HDCIS in four out of the seven BiCI users. In contrast, 12 BiCI users in (b) showed similar BILD with FS4 (0.6 ± 1.9 dB) and HDCIS (0.5 ± 2.0 dB). However, no correlation between results in (a) and (b) both obtained with FS4 was found. In conclusion, the degree of IPD sensitivity determined on an apical interaural electrode pair was not an indicator for BILD based on bilateral multielectrode stimulation.
BiCI users’ sensitivity to interaural phase differences for single- and multi-channel stimulation
(2016)
In users of a cochlear implant (CI) together with a contralateral hearing aid (HA), so-called bimodal listeners, differences in processing latencies between digital HA and CI up to 9 ms constantly superimpose interaural time differences. In the present study, the effect of this device delay mismatch on sound localization accuracy was investigated. For this purpose, localization accuracy in the frontal horizontal plane was measured with the original and minimized device delay mismatch. The reduction was achieved by delaying the CI stimulation according to the delay of the individually worn HA. For this, a portable, programmable, battery-powered delay line based on a ring buffer running on a microcontroller was designed and assembled. After an acclimatization period to the delayed CI stimulation of 1 hr, the nine bimodal study participants showed a highly significant improvement in localization accuracy of 11.6% compared with the everyday situation without the delay line (p < .01). Concluding, delaying CI stimulation to minimize the device delay mismatch seems to be a promising method to increase sound localization accuracy in bimodal listeners.
Für die Implementation in ASIC's wurde ein kompakter Mikroprozessor-Kernel als Standardzellen-Makro entworfen. Durch konsequenten Einsatz von Hochsprachen und CAE-Werkzeugen (VHDL, Synthese) konnte ein vollständiges Design in nur vier Monaten durchgeführt werden. Der Prozessor wird in einem Testchip erprobt.
Die Virtual Reality (VR) ist eine spannende technische Lösung, um virtuelle Welten zu erschaffen. Die dabei simulierten Immersionen faszinieren die Menschen im privaten Leben, in der Forschung und in der Wirtschaft gleichermaßen. Im monatlichen Zyklus präsentieren namhafte Hersteller neue VR‐Geräte und Softwarelösungen, um die virtuelle Welt noch flüssiger und noch hochauflösender darzustellen. Die Einsatzgebiete hierbei zeigen sich unendlich vielseitig und verteilen sich unter anderem auf den privaten Medienkonsum, die innovative Gaming‐Branche und auf unternehmerische Anwendungsmöglichkeiten. Virtuelle Rundgänge durch Hallen und Betriebe schaffen dem Verkäufer und dem Kunden die Möglichkeit, Produkte schon vor ihrer Fertigstellung gemeinsam als visuelles Objekt im Raum zu betrachten. Die Gestaltung virtueller Erlebnistouren oder Rundgänge durch das geplante Eigenheim sind schon seit ein paar Jahren fester Bestandteil in der Marketingkommunikation.
This paper presents a streaming-based E-Learning environment where closer integration between learning and work is achieved by integrating multimedia services into manufacturing processes. It contains a comprehensive and detailed explanation of the proposed E-Learning streaming framework, especially the adaption of streaming services to mobile environments. We first analyze several scenarios where E-Learning streaming services can be integrated into manufacturing processes. To allow systematic and tailor-made integration, we develop a model and a specification language for E-Learning streaming services and apply the model using practical scenarios from real manufacturing processes. Adaption of multimedia streaming services to mobile devices is discussed based on Synchronized Multimedia Integration Language (SMIL). Last, we comment on the benefits of using E-Learning streaming services as part of manufacturing processes and analyze the acceptance of the developed system. The key components of our E-Learning environment are 1) an xml based streaming service specification language, 2) adaption of multimedia E-Learning services to mobile environments, and 3) Web Services for searching, registration, and creation of E-Learning streaming services.
The main advantage of mobile context-aware applications is to provide effective and tailored services by considering the environmental context, such as location, time, nearby objects and other data, and adapting their functionality according to the changing situations in the context information without explicit user interaction. The idea behind Location-Based Services (LBS) and Object-Based Services (OBS) is to offer fully-customizable services for user needs according to the location or the objects in a mobile user's vicinity. However, developing mobile context-aware software applications is considered as one of the most challenging application domains due to the built-in sensors as part of a mobile device. Visual Programming Languages (VPL) and hybrid visual programming languages are considered to be innovative approaches to address the inherent complexity of developing programs. The key contribution of our new development approach for location and object-based mobile applications is a use case driven development approach based on use case templates and visual code templates to enable even programming beginners to create context-aware mobile applications. An example of the use of the development approach is presented and open research challenges and perspectives for further development of our approach are formulated.
Sensors and actuators enable creation of context-aware applications in which applications can discover and take advantage of contextual information, such as user location, nearby people and objects. In this work, we use a general context definition, which can be applied to various devices, e.g., robots and mobile devices. Developing context-based software applications is considered as one of the most challenging application domains due to the sensors and actuators as part of a device. We introduce a new development approach for context-based applications by using use-case descriptions and Visual Programming Languages (VPL). The introduction of web-based VPLs, such as Scratch and Snap, has reinvigorated the usefulness of VPLs. We provide an in-depth discussion of our new VPL based method, a step by step development process to enable development of context-based applications. Two case studies illustrate how to apply our approach to different problem domains: Context-based mobile apps and context-based humanoid robot applications.
Modern society is more than ever striving for digital connectivity -- everywhere and at any time, giving rise to megatrends such as the Internet of Things (IoT). Already today, 'things' communicate and interact autonomously with each other and are managed in networks. In the future, people, data, and things will be interlinked, which is also referred to as the Internet of Everything (IoE). Billions of devices will be ubiquitously present in our everyday environment and are being connected over the Internet.
As an emerging technology, printed electronics (PE) is a key enabler for the IoE offering novel device types with free form factors, new materials, and a wide range of substrates that can be flexible, transparent, as well as biodegradable. Furthermore, PE enables new degrees of freedom in circuit customizability, cost-efficiency as well as large-area fabrication at the point of use.
These unique features of PE complement conventional silicon-based technologies. Additive manufacturing processes enable the realization of many envisioned applications such as smart objects, flexible displays, wearables in health care, green electronics, to name but a few.
From the perspective of the IoE, interconnecting billions of heterogeneous devices and systems is one of the major challenges to be solved. Complex high-performance devices interact with highly specialized lightweight electronic devices, such as e.g. smartphones and smart sensors. Data is often measured, stored, and shared continuously with neighboring devices or in the cloud. Thereby, the abundance of data being collected and processed raises privacy and security concerns.
Conventional cryptographic operations are typically based on deterministic algorithms requiring high circuit and system complexity, which makes them unsuitable for lightweight devices.
Many applications do exist, where strong cryptographic operations are not required, such as e.g. in device identification and authentication. Thereby, the security level mainly depends on the quality of the entropy source and the trustworthiness of the derived keys. Statistical properties such as the uniqueness of the keys are of great importance to precisely distinguish between single entities.
In the past decades, hardware-intrinsic security, particularly physically unclonable functions (PUFs), gained a lot of attraction to provide security features for IoT devices. PUFs use their inherent variations to derive device-specific unique identifiers, comparable to fingerprints in biometry.
The potentials of this technology include the use of a true source of randomness, on demand key derivation, as well as inherent key storage.
Combining these potentials with the unique features of PE technology opens up new opportunities to bring security to lightweight electronic devices and systems. Although PE is still far from being matured and from being as reliable as silicon technology, in this thesis we show that PE-based PUFs are promising candidates to provide key derivation suitable for device identification in the IoE.
Thereby, this thesis is primarily concerned with the development, investigation, and assessment of PE-based PUFs to provide security functionalities to resource constrained printed devices and systems.
As a first contribution of this thesis, we introduce the scalable PE-based Differential Circuit PUF (DiffC-PUF) design to provide secure keys to be used in security applications for resource constrained printed devices. The DiffC-PUF is designed as a hybrid system architecture incorporating silicon-based and inkjet-printed components. We develop an embedded PUF platform to enable large-scale characterization of silicon and printed PUF cores.
In the second contribution of this thesis, we fabricate silicon PUF cores based on discrete components and perform statistical tests under realistic operating conditions. A comprehensive experimental analysis on the PUF security metrics is carried out. The results show that the silicon-based DiffC-PUF exhibits nearly ideal values for the uniqueness and reliability metrics. Furthermore, the identification capabilities of the DiffC-PUF are investigated and it is shown that additional post-processing can further improve the quality of the identification system.
In the third contribution of this thesis, we firstly introduce an evaluation workflow to simulate PE-based DiffC-PUFs, also called hybrid PUFs. Hereof, we introduce a Python-based simulation environment to investigate the characteristics and variations of printed PUF cores based on Monte Carlo (MC) simulations. The simulation results show, that the security metrics to be expected from the fabricated devices are close to ideal at the best operating point.
Secondly, we employ fabricated printed PUF cores for statistical tests under varying operating conditions including variations in ambient temperature, relative humidity, and supply voltage. The evaluations of the uniqueness, bit aliasing, and uniformity metrics are in good agreement with the simulation results. The experimentally determined mean reliability value is relatively low, which can be explained by the missing passivation and encapsulation of the printed transistors. The investigation of the identification capabilities based on the raw PUF responses shows that the pure hybrid PUF is not suitable for cryptographic applications, but qualifies for device identification tasks.
The final contribution is to switch to the perspective of an attacker. To judge on the security capabilities of the hybrid PUF, a comprehensive security analysis in the manner of a cryptanalysis is performed. The analysis of the entropy of the hybrid PUF shows that its vulnerability against model-based attacks mainly depends on the selected challenge building method. Furthermore, an attack methodology is introduced to assess the performances of different mathematical cloning attacks on the basis of eavesdropped challenge-response pairs (CRPs). To clone the hybrid PUF, a sorting algorithm is introduced and compared with commonly used supervised machine learning (ML) classifiers including logistic regression (LR), random forest (RF), as well as multi-layer perceptron (MLP).
The results show that the hybrid PUF is vulnerable against model-based attacks. The sorting algorithm benefits from shorter training times compared to the ML algorithms. If the eavesdropped CRPs are erroneous, the ML algorithms outperform the sorting algorithm.
Diese Bachelor Thesis behandelt das Thema MQTT 5, ein Anwendungsprotokoll im Internet der Dinge, das im Januar 2018 veröffentlicht wurde. MQTT 5 dient zur Kommunikation zwischen Geräten die mit dem Internet verbunden sind.
Innerhalb dieser Thesis werden die Neuerungen und Verbesserungen von MQTT 5 beschrieben.
Es wird untersucht, welche Mikrocontroller, SoC-Computer, Programmier-Frameworks und lattformdienste MQTT 5 unterstützen.
Anschließend wird die Entwicklung eines Smarthome-Szenarios beschrieben, das im "Interaktive Verteilte Systeme Labor" an der Hochschule Offenburg zur Anwendung kommt.
Um die Umgebung während der Durchführung von Laborversuchen zu verbessern,werden die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftqualität, Lautstärke und Lichtstärke im Labor gemessen.
Diese Werte werden anhand von Lichtern, die ihre Farbe ändern und einer Steckdose, die sich je ach Wert ein- und ausschaltet, visualisiert.
Vertriebspolitik hat in den letzten Jahren, verstärkt etwa durch Trends zur Optimierung logistischer Ketten, aber auch zum Online-Handel, als Marketing-Instrument enorm an Bedeutung gewonnen. Gleichzeitig und fast in gleichem Maße wuchs aber auch die Anzahl diesbezüglicher rechtlicher Regulierungen zu den vertrieblichen Aktivitäten von Unternehmen kontinuierlich an. Die nachstehende Übersicht zeigt beispielhaft die Vielfalt an zu beachtenden Regelungen auf. Um eine effizient begründete und so durchaus zwingend notwendige Reduktion der Komplexität derart umfassender Regelwerke zu erreichen, die davon betroffenen Funktions- und Entscheidungsträger eines Unternehmens also „den Wald vor lauter Bäumen“ noch erkennen zu lassen, vor allem aber um diese wirkungsvoll zu unterstützen, lehnt sich das vorliegende Arbeitspapier bei der Vor- und Darstellung der betreffenden Rechtsnormen an die, in der Betriebswirtschaftslehre, speziell im Marketing, üblichen Strukturen der vertriebspolitischen Aktivitäten eines Unternehmens an. Dementsprechend wird der Rechtsrahmen der Vertriebspolitik nach Rechtsnormen, die zum einen die akquisitorische, zum anderen die logistische Distribution betreffen, gegliedert. Weiterhin wird bei der akquisitorischen Distribution unterschieden in direkten und indirekten Vertrieb mit einer weiteren Unterteilung des indirekten Vertriebes nach Absatzmittlern und Absatzhelfern. Ein derartiger Aufbau vermag die Behandlung der zumeist komplizierten juristischen Sachverhalte zu einem durchaus nicht nur praxisrelevanten, sondern auch praxisgeeigneten Forschungsbeitrag werden zu lassen.
Ziel des vorliegenden Leitfadens für den Mittelstand ist es, zu einer Lösung der im Spannungsfeld zwischen Marketing und Recht zu bewältigenden Aufgaben, die von vielen heute als die wichtigsten der Unternehmensführung überhaupt angesehen werden, beizutragen. In diesem Sinne liefert der Leitfaden Ihnen einen umfassenden Überblick über den, das Marketing beeinflussenden Rechtsrahmen und zeigt gleichzeitig Gestaltungsoptionen eines präaktiven Handelns auf. Der Leitfaden lehnt sich, dieses Ziel unterstützend, dem klassischen Kanon der Marketinginstrumente an.
Ziel dieses Ratgebers ist es, die für Unternehmensgründer relevanten juristischen Aspekte aufzuzeigen und diese hierfür zu sensibilisieren. Während Ratgeber zur Ideengewinnung, zur Vermarktung oder auch zu Finanzierungsfragen relativ häufig zu finden sind, werden die rechtlichen Rahmenbedingungen kaum beleuchtet. Dabei weisen die Komponenten eines Start-up-Marketing unterschiedliche Schwerpunkte und Vertiefungsgrade zum traditionellen Marketingauf. Dieses wird im vorliegenden Ratgeber auch im Hinblick auf die rechtlichen Rahmenbedingungen berücksichtigt.
Zu Beginn steht die Innovation oder die Geschäftsidee im Mittelpunkt. Diese sowie eine damit verbundene Marke gilt es zu schützen. Weitere zentrale Anfangsüberlegungen betreffen die zu wählende Rechtsform. Wichtige Aspekte sind zudem aus rechtlicher Sicht die Verträge mit den Investoren und diejenigen Rechtsfragen, die mit dem Internet verbunden sind, vor allem der Onlinevertrieb oder die Social-Media-Nutzung. Bei der Vermarktung seiner Leistungen muss ein Start-up-Verantwortlicher rechtliche Fragen möglichst proaktiv berücksichtigen sowie darauf achten, dass sein Verhalten im Wettbewerb nicht durch unlauteres Handeln geprägt wird.
Dieser Ratgeber orientiert sich bei der Vorstellung der rechtlichen Rahmenbedingungen am Ablauf des Gründungsprozesses eines Start-ups:
➢ Anmeldung,
➢ Schutz der Geschäftsidee,
➢ Wahl der Rechtsform und
➢ Marketingaktivitäten.
Die Digitalisierung der Gesellschaft betrifft nicht nur einzelne Lebensbereiche, sondern beeinflusst und verändert enorm die Arbeitswelt. In diesem Sinne wird oft im Rahmen des Zukunftsprojekts Industrie 4.0 von Arbeiten 4.0, Arbeitswelt 4.0 und Arbeitsrecht 4.0 berichtet. Komplexe Produktionsprozesse lassen sich durch die Vernetzung von Systemen zu unterschiedlichen Zeiten und an nahezu jedem Ort steuern. Diese neuen Freiheiten können wiederum von den Arbeitnehmern positiv genutzt werden, um die persönliche Arbeitsgestaltung weiter zu individualisieren. Somit können beispielsweise die Arbeitszeiten und der Arbeitsort an die eigenen Bedürfnisse angepasst werden. Außerdem können diese sich neu ergebenden Möglichkeiten die Beschäftigten in ihrer Arbeitstätigkeit entlasten. Durch die Einführung neuer Technologien ergeben sich somit neue Chancen, aber auch Herausforderungen für das Arbeitsrecht. Infolgedessen sind diverse Handlungsfelder beziehungsweise Problemfelder betroffen, die es in diesem neuen Arbeitspapier darzustellen gilt. Es bezieht sich dabei speziell auf die Arbeitszeit, den Arbeitsort, die Arbeitnehmerqualifikation und die Datensicherheit. In diesem Zusammenhang werden die derzeit bestehenden Gesetze und Richtlinien aufgezeigt, die im Rahmen der Industrie 4.0 eine Rolle spielen. Auch die Herausforderungen, die durch die Interaktion der Digitalisierung in der Arbeitswelt aufkommen, gilt es, in diesem Arbeitspapier hervorzuheben.
Die Unternehmenslandschaft, nicht nur in Deutschland, sondern weltweit, wird aktuell gerade in all ihren Bereichen vor allem von der stetig wachsenden Welle der Digitalisierung nachhaltig geprägt. Die ganzen Auswirkungen davon in der Zukunft lassen sich im Augenblick oft noch nicht einmal ansatzweise erahnen. Das hier zu beobachtende Collingridge-Dilemma besteht darin, dass Wirkungen nicht leicht prognostiziert werden können, solange die betreffenden Technologien noch nicht ausreichend entwickelt und in Folge entsprechend weit verbreitet sind. Deren Gestalten beziehungsweise gewünschtes Ändern und Anpassen werden jedoch umso schwieriger, je intensiver die Technologien bereits verwurzelt sind. Die Digitalisierung stellt dabei nur einen, wenn auch wohl gravierendsten Aspekt derartiger Veränderungserscheinungen beziehungsweise -herausforderungen dar. Der Wandel des wirtschaftlichen und politischen Umfeldes auf globaler Ebene ist unumstritten. Zugleich ist eine zunehmende Komplexität festzustellen, die es erschwert, im Sinne einer verlässlichen Planung heute solide fundierte Entscheidungen für die zukünftige Entwicklung zu treffen.
Extended Reality (XR) durchläuft aktuell einen rasanten Entwicklungsprozess. Die Einsatzmöglichkeiten für die Wirtschaft sind vielfältig und die Bedeutung der neuartigen Technologie steigt kontinuierlich. Insbesondere der rapide Preisverfall der benötigten Hardware führt zu einer zunehmenden Markdurchdringung, wodurch sich XR-Systeme auf dem Massenmarkt etabliert haben.
Die Veröffentlichung richtet sich an Unternehmer, die sich einen Überblick über XR verschaffen möchten und abwägen, ob die Technologie in ihre Unternehmensprozesse eingebunden werden soll. Um die Entscheidung zu erleichtern, gibt die Publikation Auskunft über zentrale Aspekte wie Entwicklungsstand, Projektablauf und Einsatzmöglichkeiten. Aufgrund des enormen Potenzials der Technologien empfehlen die Autoren, dass Unternehmen frühzeitig Einsatzmöglichkeiten dieser Technologien evaluieren. Die Planung und Umsetzung setzen allerdings immer ein durchdachtes und systematisches Vorgehen voraus.
Auf Grund der hohen Bedeutung des Internets als Informations-, Kommunikations- und Absatzkanal werden Online-Marketing Maßnahmen immer wichtiger. Dies gilt auch für kleine und mittelständische Unternehmen (KMU). Vielfach haben diese allerdings Schwierigkeiten mit der Nutzung von Online-Marketing Maßnahmen, unter anderem fehlt es häufig am nötigen Know-How. Im Mittelpunkt der Studie stehen Online-Marketing Maßnahmen und deren Nutzung bei kleinen und mittelständischen Unternehmen in der Region Ortenau. Hierzu wurde im Dezember 2015 eine Online-Befragung mit 2.138 Unternehmen durchgeführt. Daneben wurden 2.138 Webseiten im Hinblick auf Suchmaschinenoptimierungsmaßnahmen mit dem Google Online-Tool PageSpeed Insights analysiert. In der Studie werden zunächst die untersuchten Online-Marketing Maßnahmen vorstellt. Im Mittelpunkt dieses Ergebnisberichtes stehen die Ergebnisse der Online-Befragung zur aktuellen Nutzung von Online-Marketing Maßnahmen in der Region Ortenau. Darüber hinaus werden die Resultate einer Analyse zur Suchmaschinenoptimierung präsentiert. Durch die Verknüpfung der Ergebnisse aus der Online-Befragung sowie der SEO-Analyse werden abschließend Handlungsempfehlungen vorgestellt, wie kleine und mittelständische Unternehmen von Online-Marketing Maßnahmen profitieren können.
Predictive Analytics als Governance- und Managementanwendung - Zukunftsorientiertes Controlling
(2016)
Im Rahmen der weiter voranschreitenden Globalisierung des internationalen Waren- und Handelsverkehrs wächst auch der weltweit virtuelle Zahlungsverkehr. Die Entwicklung eines derartigen Waren- und Zahlungsverkehrs wurde durch den Stand der jeweils vorliegenden Möglichkeiten des Zahlungsverkehrs fundiert, oftmals auch gefördert. Dabei hat gleichzeitig das interregional und international tätige Handelsmanagement selbst nützliche Formen eines Zahlungsverkehrs geschaffen und initiiert. Dieses gilt vor allem auch für das 19. Jahrhundert. Der Beitrag1 verfolgt insbesondere das Ziel, die Entwicklung, Organisation und Technik des vor allem von privaten Bankhäusern getragenen interregionalen und internationalen Zahlungsverkehrs im 19. Jahrhundert zu analysieren.
Despite increasing budgets for social media activities and a wide variety of performance measurement possibilities, many companies do not measure the performance of their social media activities. Research shows that those companies that measure the performance of social media activities use incorrect, too few or inappropriate metrics. A central problem is that there is often an inadequate performance measurement process. This article presents a process that focuses on the objectives of social media activities. In phase one of this process, suitable metrics are selected and target values are defined based on these objectives. In phase two, data are collected and analysed. Finally, actions are defined. The developed process helps companies to measure the performance of their social media activities.
The aim of the smart grid is to achieve more efficient, distributed and secure supply of energy over the traditional power grid by using a bidirectional information flow between the grid agents (e.g. generator node, customer). One of the key optimization problems in smart grid is to produce power among generator nodes with a minimum cost while meeting the customer demand, known as Economic Dispatch Problem (EDP). In recent years, many distributed approaches to solve EDP have been proposed. However, protecting the privacy-sensitive data of individual generator nodes has been largely overlooked in the existing solutions. In this work, we show an attack against an existing auction-based EDP protocol considering a non-colluding semi-honest adversary. We briefly introduce our approach to a practical privacy-preserving EDP solution as our work in progress.
Für Verkehrsunternehmen stellt die Erprobung neuer Technologien eine große Herausforderung dar.
Sowohl Wasserstoff-Busse als auch Batterie-Busse können ihren Beitrag zur Umstellung des ÖPNV auf emissionsfreie Mobilität leisten. Je nach Anwendungsmuster können sich beide Technologien gut ergänzen und zu einem volkswirtschaftlichen Optimum führen. Es gilt, die Technologien im realen Umfeld zu erproben, um praxisnahe Erfahrung zu sammeln und dabei Mitarbeiter auszubilden, ohne die Qualität des Betriebes zu gefährden. Bei der aktuellen Kostenlage sehen beide Technologien ihre Einführung in den Betrieb mit Mehrkosten im Vergleich zu der aktuellen Diesel-Lösung verbunden.
Bei einer Batterie-basierten Lösung mit Pantograph-Schnellladung sind kürzere Linien gute Kandidaten für eine elektrische Umstellung ohne Auswirkungen auf die Größe der Busflotte. Auch Liniensysteme beliebiger Länge mit Knotenpunkten in regelmäßigen Abständen ermöglichen eine gemeinsame Nutzung der Ladeinfrastruktur und stellen somit reduzierte Aufbaukosten der Ladeinfrastruktur in Aussicht. In diesem Fall sind aber auch Fahrplanmanagement-Aspekte hinsichtlich der Ladezeit am Pantograph mit zu berücksichtigen, die nicht Bestandteil dieser Studie gewesen sind. Allgemein lassen die Kosten-Prognosen für Batterie und Batterie-elektrische Fahrzeuge eine signifikante Kostenreduzierung bis 2030 erkennen, die in manchen Konfigurationen zur Kostenparität und sogar geringeren Kosten als mit der Diesel-Variante führen würde.
Anders als für Batterie-Busse stellt die Linien-Konfiguration keinen wirtschaftlichen Einflussfaktor auf den Betrieb von Wasserstoff-Bussen dar. Die derzeitige Reichweite der H2-Busse reicht aus, um die zu erwartende tägliche Fahrleistung zu decken. Bei der Wasserstoffmobilität sind aber die Versorgungsinfrastruktur und die damit verbundenen Kraftstoffkosten von entscheidender Bedeutung. Ihr Aufbau ist mit hohen Investitionskosten und gesetzlichen Verpflichtungen verbunden (BImSchG, BetrSichV), die für eine erste Erprobung der Technologie im kleinen Maßstab eine Hürde für Verkehrsunternehmen darstellen könnte. Die H2 Mobility Deutschland bietet die Möglichkeit an, 700 bar Tankstellen mit einem 350 bar Modul zu erweitern, das die tägliche Versorgung von ca. 6 Bussen ermöglicht. Mit begrenzten Risiken für die Verkehrsunternehmen bietet es sich daher an, die H2 Mobilität auf eine limitierte Busflotte zu erproben. Da der Aufbau des H2-Mobility Deutschland Tankstellennetzes eine Lücke in Offenburg und Umgebung aufweist, wäre es vorstellbar, an der Errichtung einer solchen Tankstelle zu arbeiten, die die Betankung und Erprobung von Wasserstoff-Bussen ermöglicht. Auf längerer Sicht ist die Sicherstellung einer gut platzierten zuverlässigen und nachhaltigen Wasserstoffquelle von entscheidender Bedeutung. Derzeit liegen vorhandene Wasserstoffquellen in mehr als 100 km Entfernung. Eine Nutzung der Wasserkraft des naheliegenden Rheins erscheint durchaus sinnvoll, sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus umwelttechnischen Gründen (erneuerbarer Strom, Stromkostenreduzierung durch Eigenversorgung, kürzere Transportwege, möglicher Nutzen für die Eurometropole Straßburg).
Es lässt sich festhalten, dass für die Region Offenburg zunächst die Erprobung beider Technologien, der Elektromobilität als auch der Wasserstoffmobilität, empfohlen wird. Es sollte zeitnah in den Erfahrungsaufbau in beide Technologien investiert werden. Zudem sollte bei der Elektromobilität das Flottenmanagement untersucht und evaluiert werden und bei der Wasserstoffmobilität die Möglichkeiten der Kooperation für den Aufbau der Wasserstofftankstelle. Im Rahmen der nächsten Ausschreibungsrunde für den öffentlichen Nahverkehr in Offenburg wird empfohlen, diesen emissionsfrei auszuschreiben. Es ist absehbar, dass aus Kostengründen (Kostenparität der Elektromobilität mit der Dieselvariante) als auch aus Gründen der Anforderung bzgl. der Emissionsgrenzwerte der ÖPNV emissionsfrei umgesetzt werden sollte.
Vorgestellt wird ein Konzept zur biologischen Methanisierung von Wasserstoff direkt in Biogasreaktoren, mit dem durch Membranbegasung der Methangehalt des Biogases auf > 96 % erhöht werden kann. Essentiell zum Erreichen solch hoher Methanwerte sind die Einhaltung eines optimalen pH-Bereichs und die Vermeidung von H2-Akkumulation. Im Falle einer Limitierung der Methanbildungsrate durch den eigentlichen anaeroben Abbauprozess der Biomasse ist auch eine externe Zufuhr von CO2 zur weiteren Methanbildung denkbar. Das Verfahren soll weiter optimiert und in einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projekt in der Biogasanlage einer regionalen Käserei in der Praxis getestet werden. Die hier angestrebte Kombination aus dezentraler Abfallverwertung und Eigenenergieerzeugung eines lebensmittelverarbeitenden Betriebs unter Einbindung in ein intelligentes Erneuerbare Energien - Konzept soll einen zusätzlichen Mehrwert liefern.
Die optimale Zusammensetzung und Aktivität der Mikroorganismengemeinschaft ist für den stabilen und effizienten Betrieb einer Biogasanlage essentiell. Moderne kultivierungsunabhängige Nachweismethoden können erstmals die Basis für eine rationale mikroorganismenfokussierte Verfahrensoptimierung liefern. Als erster Schritt für den Aufbau eines aussagekräftigen Monitoringsystems für die Biogasmikrobiologie wurde ein nucleinsäurebasiertes Verfahren (TaqMan Real-time PCR) zum Nachweis der methanbildenden Mikroorganismen (Archaeen) sowie von vier Untergruppen etabliert und auf Proben aus zwei unterschiedlich betriebenen Biogasanlagen in Neuried und Oberried angewandt. Bei der Anlage in Oberried in der Nähe von Freiburg, betrieben von örtlichen Landwirten (Substrat: Gülle, Grassilage, Maissilage, Mist, Anlage mit Güllevorgrube, Fermenter und Gärrestlager) konnten insgesamt höhere absolute Konzentrationen an Archaeen nachgewiesen werden als in der Anlage in Neuried in der Nähe von Offenburg, betrieben durch die Fa. badenova AG & Co. KG, Freiburg (thermophil betrieben, Substrat: Maissilage, Anlage mit Hauptfermenter, Nachfermenter und Gärrestlager). Auch hinsichtlich der vier untersuchten Untergruppen zeigten sich deutliche Unterschiede, die auf die unterschiedlichen an der Methanbildung beteiligten Abläufe hinweisen.
Digital, virtual environments and the metaverse are rapidly taking shape and will generate disruptive changes in the areas of ethics, privacy, safety, and how the relationships between human beings will be developed. To uncover some of some of the implications that will impact those areas, this study investigates the perceptions of 101 younger people from the generations Y and Z. We present a first exploratory analysis of the findings, focusing on knowledge and self-perception. Results show that these young generations are seriously doubting their knowledge on the metaverse and virtual worlds – regarding both the definition and the usage. It is interesting to see only a medium confidence level, considering that the participants are young and from an academic environment, which should increase their interest in and the affinity towards virtual worlds. Males from both generations perceive themselves as significantly more knowledgeable than females. Regarding a fitting definition, almost 40% agreed on the metaverse as a “universal and immersive virtual world that is made accessible using virtual reality and augmented reality technologies”. Regarding the topic in general, several participants (almost 40%) considered themselves sceptics or “just” users (38%). Interestingly, generation Y participants were more likely than the younger generation Z participants to identify themselves as early adopters or innovators. In result, the considerable amount of “mixed feelings” regarding digital, virtual environments and the metaverse shows that in-depth studies on the perception of the metaverse as well as its ethical and integrity implications are required to create more accessible, inclusive, safe, and inclusive digital, virtual environments.
Planung und Umsetzung einer Medieninstallation mit dem Schwerpunkt: Steuerung über DMX und RS232
(2015)
Die vorliegende Arbeit stellt zunächst das Konzept und die Idee der Zeitmaschine als Installation vor. Anschließend werden die eingesetzte Technik und das verwendete Protokoll erklärt. Daraufhin nennt die Autorin die einzelnen Bauelemente und Geräte, erklärt wie diese für die Zeitmaschine zum Einsatz gebracht werden und stellt die technische Planung vor. Abschließend beschäftigt sich die Ausarbeitung mit der Software und dem Programmcode zur Steuerung der einzelnen Elemente.
Durch eine stetige Preissteigerung der fossilen Energieträger werden auch im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen neben einer hohen Zuverlässig u.a. Forderungen nach steigenden Gesamtwirkungsgraden, mit der hierdurch einhergehenden Energieeffizienz, forciert. Auch bei mobilen Arbeitsmaschinen ist der häufig eingeschränkt zur Verfügung stehende Bauraum für Traktionsantriebe eine Herausforderung. Ziel dieser Veröffentlichung ist ein allgemeingültiger Vergleich verschiedener elektrischer Antriebsarten als Traktionsantrieb für mobile Arbeitsmaschinen.
Angepasste Hybridantriebe in mobilen Arbeitsmaschinen (off-highway Anwendungen) versprechen wegen der typischerweise auftretenden Lastzyklen mit ausgeprägten, häufigen und schnellen Laständerungen folgende Vorteile: geringerer Kraftstoffverbrauch, Einsatz eines Dieselmotors kleinerer Leistung, dadurch Erfüllung strikter werdender Emissionsvorschriften (TIER 4, EURO 5) ohne oder mit reduzierter Abgasnachbehandlung, Lärmreduktion, weitere Einsparpotenziale durch Elektrifizierung der Fahrzeugfunktionen möglich (Erhöhung des Hybridisierungsgrads), höhere Produktivität durch höhere Antriebsdynamik.
A system for the on-line/in-line measurement of soot particle sizes and concentrations in the undiluted exhaust gas of diesel engines was developed and successfully tested. The unit uses the individual attenuations of three different laser wavelengths and is combined with an optical cell (white principle) with adjustable path lengths from 2.5 to 15 meters.
Time Resolved Measurements of Soot Concentrations and Mean Particle Sizes during EUDC and ECE Cycles
(2002)
Auxiliary power units (APUs) are used in mobile applications to supply electrical power in the range of 3 to 10 kW. The state of the art generators are driven by a diesel engine at constant speed. They have a low efficiency (high fuel consumption) as they operate mostly in partial load conditions. A higher efficiency for partial loads is feasible by adjusting the speed of the diesel engine to its optimum efficiency. A frequency converter provides a constant electric frequency at variable speed of the generator. The resulting higher investments for such a variable speed generator (VSG) need a proof of economics, which is demonstrated by this investigation.
Hybrid drives for automotive application are extensively discussed. In contrast, the company HEINZMANN, the University of Karlsruhe and the University of Applied Sciences Offenburg concentrate on hybrid drives for industrial, offroad purposes in a joint project. These applications promise a much higher fuel saving potential, particularly if highly frequent load cycles are present. Hybrid drive systems offer additional advantages including reduced exhaust aftertreatment requirements due to engine downsizing, better engine dynamics, emissions and noise reduction.
The overview of public key infrastructure based security approaches for vehicular communications
(2015)
Modern transport infrastructure becomes a full member of globally connected network. Leading vehicle manufacturers have already triggered development process, output of which will open a new horizon of possibilities for consumers and developers by providing a new communication entity - a car, thus enabling Car2X communications. Nevertheless some of available systems already provide certain possibilities for vehicles to communicate, most of them are considered not sufficiently secured. During last 15 years a number of big research projects funded by European Union and USA governments were started and concluded after which a set of standards were published prescribing a common architecture for Car2X and vehicles onboard communications. This work concentrates on combining inner and outer vehicular communications together with a use of Public Key Infrastructure (PKI).
Wireless communication systems more and more become part of our daily live. Especially with the Internet of Things (IoT) the overall connectivity increases rapidly since everyday objects become part of the global network. For this purpose several new wireless protocols have arisen, whereas 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks) can be seen as one of the most important protocols within this sector. Originally designed on top of the IEEE802.15.4 standard it is a subject to various adaptions that will allow to use 6LoWPAN over different technologies; e.g. DECT Ultra Low Energy (ULE). Although this high connectivity offers a lot of new possibilities, there are several requirements and pitfalls coming along with such new systems. With an increasing number of connected devices the interoperability between different providers is one of the biggest challenges, which makes it necessary to verify the functionality and stability of the devices and the network. Therefore testing becomes one of the key components that decides on success or failure of such a system. Although there are several protocol implementations commonly available; e.g., for IoT based systems, there is still a lack of according tools and environments as well as for functional and conformance testing. This article describes the architecture and functioning of the proposed test framework based on Testing and Test Control Notation Version 3 (TTCN-3) for 6LoWPAN over ULE networks.
The CAN bus still is an important fieldbus in various domains, e.g. for in-car communication or automation applications. To counter security threats and concerns in such scenarios we design, implement, and evaluate the use of an end-to-end security concept based on the Transport Layer Security protocol. It is used to establish authenticated, integrity-checked, and confidential communication channels between field devices connected via CAN. Our performance measurements show that it is possible to use TLS at least for non time-critical applications, as well as for generic embedded networks.
The significant market growth of stationary electrical energy storage systems both for private and commercial applications has raised the question of battery lifetime under practical operation conditions. Here, we present a study of two 8 kWh lithium-ion battery (LIB) systems, each equipped with 14 lithium iron phosphate/graphite (LFP) single cells in different cell configurations. One system was based on a standard configuration with cells connected in series, including a cell-balancing system and a 48 V inverter. The other system featured a novel configuration of two stacks with a parallel connection of seven cells each, no cell-balancing system, and a 4 V inverter. The two systems were operated as part of a microgrid both in continuous cycling mode between 30% and 100% state of charge, and in solar-storage mode with day–night cycling. The aging characteristics in terms of capacity loss and internal resistance change in the cells were determined by disassembling the systems for regular checkups and characterizing the individual cells under well-defined laboratory conditions. As a main result, the two systems showed cell-averaged capacity losses of 18.6% and 21.4% for the serial and parallel configurations, respectively, after 2.5 years of operation with 810 (serial operation) and 881 (parallel operation) cumulated equivalent full cycles. This is significantly higher than the aging of a reference single cell cycled under laboratory conditions at 20 °C, which showed a capacity loss of only 10% after 1000 continuous full cycles.
This article presents a comparative experimental study of the electrical, structural and chemical properties of large‐format, 180 Ah prismatic lithium iron phosphate (LFP)/graphite lithium‐ion battery cells from two different manufacturers. These cells are particularly used in the field of stationary energy storage such as home‐storage systems. The investigations include (1) cell‐to‐cell performance assessment, for which a total of 28 cells was tested from each manufacturer, (2) electrical charge/discharge characteristics at different currents and ambient temperatures, (3) internal cell geometries, components, and weight analysis after cell opening, (4) microstructural analysis of the electrodes via light microscopy and scanning electron microscopy, (5) chemical analysis of the electrode materials using energy‐dispersive X‐ray spectroscopy, and (6) mathematical analysis of the electrode balances. The combined results give a detailed and comparative insight into the cell characteristics, providing essential information needed for system integration. The study also provides complete and self‐consistent parameter sets for the use in cells models needed for performance prediction or state diagnosis.
Mathematik lässt sich in vielen Objekten finden. Sei es die lineare Steigung eines Handlaufs zum Schulgebäude oder die nahezu zylindrische Form einer Litfaßsäule in der Innenstadt. Das Bestreben, Schüler*innen diese Zusammenhänge entdecken zu lassen, steht im Zentrum des MathCityMap Projekts (Ludwig et al., 2013). Auf sogenannten mathematischen Wanderpfaden (bzw. Mathtrails) werden Schüler*innen durch eine App zu Mathematikaufgaben an realen Objekten bzw. in realen Situationen ihrer Umwelt geleitet. Um die Aufgaben zu lösen, werden Daten erhoben, z. B. durch Messungen oder Zählen. Entscheidend ist, dass die Aufgaben so gestellt sind, dass der Schritt der Datenbeschaffung nur vor Ort stattfinden kann und somit direkt mit dem Objekt bzw. der Situation verknüpft wird.
Im Rahmen eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekts des Instituts für Rechtsmedizin der Universität Freiburg und des Freiburger Materialforschungszentrums entwickelt die Robotikgruppe der Hochschule Offenburg ein robotergestütztes mobiles Messsystem zur spektroskopischen Vermessung von Leichenflecken. Ziel des Gesamtprojekts ist die Charakterisierung von intravitalen und postmortalen Hautveränderungen auf der Basis reflektionsspektrometrischer Messungen an menschlicher Haut durch ein physikalisches Hautmodell. Projektleiter ist Prof. Dr. Michael Bohnert, Institut für Rechtsmedizin Freiburg, der den grundlegenden Anstoß zum Einsatz spektroskopisch aufgelöster Messungen der Färbung von Leichenflecken gab [1]. In Zusammenarbeit mit dem Freiburger Materialforschungszentrum wurde dazu ein Modell für das optische Verhalten der Haut entwickelt [2]. Im Anschluss wurde insbesondere die Reoxygenierung der Leichenflecken bei gekühlter Lagerung untersucht [3]. Der Dokumentation der Messreihen liegt ein elektronisches Laborbuch zugrunde, das von der Servicegruppe Wissenschaftliche Informationsverarbeitung des Materialforschungszentrums entwickelt wurde [4]. Als problematisch erwies es sich, dass sich eine Messreihe über 50 bis 60 Stunden erstreckt und in der Regel nur zweimal täglich Handmessungen durchgeführt werden konnten, die zudem bei Raumtemperatur erfolgen mussten.
Die spektroskopische Beobachtung von postmortalen Hautveränderungen und insbesondere von Totenflecken ermöglicht potenziell eine genauere Bestimmung des Todeszeitpunkts oder der Todesursache (z. B. im Fall von CO-Vergiftungen). Für die grundlegende Charakterisierung dieser Veränderungen sind Langzeitbeobachtungen von Stunden oder gar Tagen wünschenswert.
Das Berliner Unternehmen Student Services International Ltd. will im Jahr 2017 in das EU-Ausland Frankreich expandieren.
Daraufhin entwickelte ich im Rahmen meiner Bachelor-Thesis einen Marketingplan, um einen erfolgreichen Start in die Französische Republik zu ermöglichen. Anschließend ist ein Leitfaden für weitere EU-Expansionen zu finden, der als Hilfestellung und Vereinfachung der Unternehmensaus¬weitung dienen soll.
Anhand verschiedener Analysemethoden untersucht die Arbeit die Unternehmensumwelt, die Wettbewerber und die Branchen. Aus den erarbeiteten Stärken, Schwächen, Risiken und Chancen wurde ein Konzept entwickelt, das alle internen und externen Einflüsse berücksichtigt und dabei mit Hilfe der aufgeführten Forschungsansätze passende Marketinginstrumente kombiniert.
Practical exercises are a crucial part of many curricula. Even simple exercises can improve the understanding of the underlying subject. Most experimental setups require special hardware. To carry out e. g. a lens experiments the students need access to an optical bench, various lenses, light sources, apertures and a screen. In our previous publication we demonstrated the use of augmented reality visualization techniques in order to let the students prepare with a simulated experimental setup. Within the context of our intended blended learning concept we want to utilize augmented or virtual reality techniques for stationary laboratory exercises. Unlike applications running on mobile devices, stationary setups can be extended more easily with additional interfaces and thus allow for more complex interactions and simulations in virtual reality (VR) and augmented reality (AR). The most significant difference is the possibility to allow interactions beyond touching a screen. The LEAP Motion controller is a small inexpensive device that allows for the tracking of the user’s hands and fingers in three dimensions. It is conceivable to allow the user to interact with the simulation’s virtual elements by the user’s very hand position, movement and gesture. In this paper we evaluate possible applications of the LEAP Motion controller for simulated experiments in augmented and virtual reality. We pay particular attention to the devices strengths and weaknesses and want to point out useful and less useful application scenarios. © (2016) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only.
In many scientific studies lens experiments are part of the curriculum. The conducted experiments are meant to give the students a basic understanding for the laws of optics and its applications. Most of the experiments need special hardware like e.g. an optical bench, light sources, apertures and different lens types. Therefore it is not possible for the students to conduct any of the experiments outside of the university’s laboratory. Simple optical software simulators enabling the students to virtually perform lens experiments already exist, but are mostly desktop or web browser based.
Augmented Reality (AR) is a special case of mediated and mixed reality concepts, where computers are used to add, subtract or modify one’s perception of reality. As a result of the success and widespread availability of handheld mobile devices, like e.g. tablet computers and smartphones, mobile augmented reality applications are easy to use. Augmented reality can be easily used to visualize a simulated optical bench. The students can interactively modify properties like e.g. lens type, lens curvature, lens diameter, lens refractive index and the positions of the instruments in space. Light rays can be visualized and promote an additional understanding of the laws of optics. An AR application like this is ideally suited to prepare the actual laboratory sessions and/or recap the teaching content.
The authors will present their experience with handheld augmented reality applications and their possibilities for light and optic experiments without the needs for specialized optical hardware.
In Deutschland wird aktuell ein Gesetzesentwurf äußerst kontrovers diskutiert, in dem es um Zeitpunkt und vor allem Art einer verbindlichen Einführung von Smart Meter geht. Da viele Nutzer wohl noch eher skeptisch sind, stellt sich für die betroffenen Energieversorgungsunternehmen die Frage, welche Differenzierungsansätze sich hier im Wettbewerb, etwa auch über die Leistungskombinationen, ableiten lassen? Ausgangspunkt des vorliegenden Arbeitspapiers ist dabei eine unzureichende Auseinandersetzung der Energieversorgungsunternehmen mit einem ganzheitlichen Marketingkonzept, das sich zum einen am Kundennutzen orientiert und sich zum anderen gleichzeitig in das Leistungssystem des jeweiligen Unternehmens integrieren lässt. Dieses soll anhand der Leistungspolitik, und hier im Besonderen anhand von Mehrwertleistungen im Kontext von Smart Meter, untersucht werden.
Treadmills are essential to the study of human and animal locomotion as well as for applied diagnostics in both sports and medicine. The quantification of relevant biomechanical and physiological variables requires a precise regulation of treadmill belt velocity (TBV). Here, we present a novel method for time-efficient tracking of TBV using standard 3D motion capture technology. Further, we analyzed TBV fluctuations of four different treadmills as seven participants walked and ran at target speeds ranging from 1.0 to 4.5 m/s. Using the novel method, we show that TBV regulation differs between treadmill types, and that certain features of TBV regulation are affected by the subjects’ body mass and their locomotion speed. With higher body mass, the TBV reductions in the braking phase of stance became higher, even though this relationship differed between locomotion speeds and treadmill type (significant body mass × speed × treadmill type interaction). Average belt speeds varied between about 98 and 103% of the target speed. For three of the four treadmills, TBV reduction during the stance phase of running was more intense (> 5% target speed) and occurred earlier (before 50% of stance phase) unlike the typical overground center of mass velocity patterns reported in the literature. Overall, the results of this study emphasize the importance of monitoring TBV during locomotor research and applied diagnostics. We provide a novel method that is freely accessible on Matlab’s file exchange server (“getBeltVelocity.m”) allowing TBV tracking to become standard practice in locomotion research.
High-tech running shoes and spikes ("super-footwear") are currently being debated in sports. There is direct evidence that distance running super shoes improve running economy; however, it is not well established to which extent world-class performances are affected over the range of track and road running events.
This study examined publicly available performance datasets of annual best track and road performances for evidence of potential systematic performance effects following the introduction of super footwear. The analysis was based on the 100 best performances per year for men and women in outdoor events from 2010 to 2022, provided by the world governing body of athletics (World Athletics).
We found evidence of progressing improvements in track and road running performances after the introduction of super distance running shoes in 2016 and super spike technology in 2019. This evidence is more pronounced for distances longer than 1500 m in women and longer than 5000 m in men. Women seem to benefit more from super footwear in distance running events than men.
While the observational study design limits causal inference, this study provides a database on potential systematic performance effects following the introduction of super shoes/spikes in track and road running events in world-class athletes. Further research is needed to examine the underlying mechanisms and, in particular, potential sex differences in the performance effects of super footwear.
Background: Running overuse injuries (ROIs) occur within a complex, partly injury-specific interplay between training loads and extrinsic and intrinsic risk factors. Biomechanical risk factors (BRFs) are related to the individual running style. While BRFs have been reviewed regarding general ROI risk, no systematic review has addressed BRFs for specific ROIs using a standardized methodology.
Objective: To identify and evaluate the evidence for the most relevant BRFs for ROIs determined during running and to
suggest future research directions.
Design: Systematic review considering prospective and retrospective studies. (PROSPERO_ID: 236,832).
Data Sources: PubMed. Connected Papers. The search was performed in February 2021.
Eligibility Criteria: English language. Studies on participants whose primary sport is running addressing the risk for the seven most common ROIs and at least one kinematic, kinetic (including pressure measurements), or electromyographic BRF. A BRF needed to be identified in at least one prospective or two independent retrospective studies. BRFs needed to be determined during running.
Results: Sixty-six articles fulfilled our eligibility criteria. Levels of evidence for specific ROIs ranged from conflicting to moderate evidence. Running populations and methods applied varied considerably between studies. While some BRFs appeared for several ROIs, most BRFs were specific for a particular ROI. Most BRFs derived from lower-extremity joint kinematics and kinetics were located in the frontal and transverse planes of motion. Further, plantar pressure, vertical ground reaction force loading rate and free moment-related parameters were identified as kinetic BRFs.
Conclusion: This study offers a comprehensive overview of BRFs for the most common ROIs, which might serve as a starting point to develop ROI-specific risk profiles of individual runners. We identified limited evidence for most ROI-specific risk factors, highlighting the need for performing further high-quality studies in the future. However, consensus on data collection standards (including the quantification of workload and stress tolerance variables and the reporting of injuries) is warranted.
Objective: To identify and evaluate the evidence of the most relevant running-related risk factors (RRRFs) for running-related overuse injuries (ROIs) and to suggest future research directions.
Design: Systematic review considering prospective and retrospective studies. (PROSPERO_ID: 236832)
Data sources: Pubmed. Connected Papers. The search was performed in February 2021.
Eligibility criteria: English language. Studies on participants whose primary sport is running addressing the risk for the seven most common ROIs and at least one kinematic, kinetic (including pressure measurements), or electromyographic RRRF. An RRRF needed to be identified in at least one prospective or two retrospective studies.
Results: Sixty-two articles fulfilled our eligibility criteria. Levels of evidence for specific ROIs ranged from conflicting to moderate evidence. Running populations and methods applied varied considerably between studies. While some RRRFs appeared for several ROIs, most RRRFs were specific for a particular ROI. The biomechanical measurements performed in many studies would have allowed for consideration of many more RRRFs than have been reported, highlighting a potential for more effective data usage in the future.
Conclusion: This study offers a comprehensive overview of RRRFs for the most common ROIs, which might serve as a starting point to develop ROI-specific risk profiles of individual runners. Future work should use macroscopic (big data) approaches involving long-term data collections in the real world and microscopic approaches involving precise stress calculations using recent developments in biomechanical modelling. However, consensus on data collection standards (including the quantification of workload and stress tolerance variables and the reporting of injuries) is warranted.
Activities for rehabilitation and prevention are often lengthy and associated with pain and frustration. Their playful enrichment (hereafter: gamification) can counteract this, resulting in so-called “exergames”. However, in contrast to games designed solely for entertainment, the increased motivation and immersion in gamified training can lead to a reduced perception of pain and thus to health deterioration. Therefore, it is necessary to monitor activities continuously. However, only an AI-based system able to generate autonomous interventions could vacate the therapists’ costly time and allow better training at home. An automated adjustment of the movement training’s difficulty as well as individualized goal setting and control are essential to achieve such autonomy. This article’s contribution is two-fold: (1) We portray the potentials of gamification in the health area. (2) We present a framework for smart rehabilitation and prevention training allowing autonomous, dynamic, and gamified interactions.
Background:
Ankle braces aim to reduce lateral ankle sprains. Next to protection, factors influencing user compliance, such as sports performance, motion restriction, and users’ perceptions, are relevant for user compliance and thus injury prevention. Novel adaptive protection systems claim to change their mechanical behavior based on the intensity of motion (eg, the inversion velocity), unlike traditional passive concepts of ankle bracing.
Purpose:
To compare the performance of a novel adaptive brace with 2 passive ankle braces while considering protection, sports performance, freedom of motion, and subjective perception.
Study Design:
Controlled laboratory study.
Methods:
The authors analyzed 1 adaptive and 2 passive (one lace-up and one rigid brace) ankle braces, worn in a low-cut, indoor sports shoe, which was also the no-brace reference condition. We performed material testing using an artificial ankle joint system at high and low inversion velocities. Further, 20 male, young, healthy team sports athletes were analyzed using 3-dimensional motion analysis in sports-related movements to address protection, sports performance, and active range of motion dimensions. Participants rated subjective comfort, stability, and restriction experienced when using the products.
Results:
Subjective stability rating was not different between the adaptive and passive systems. The rigid brace was superior in restricting peak inversion during the biomechanical testing compared with the passive braces. However, in the material test, the adaptive brace increased its stiffness by approximately 400% during the fast compared with the slow inversion velocities, demonstrating its adaptive behavior and similar stiffness values to passive braces. We identified minor differences in sports performance tasks. The adaptive brace improved active ankle range of motion and subjective comfort and restriction ratings.
Conclusion:
The adaptive brace offered similar protective effects in high-velocity inversion situations to those of the passive braces while improving range of motion, comfort, and restriction rating during noninjurious motions.
Clinical Relevance:
Protection systems are only effective when used. Compared with traditional passive ankle brace technologies, the novel adaptive brace might increase user compliance by improving comfort and freedom of movement while offering similar protection in injurious situations.
The purpose of this study was to describe the effects of running speed and slope on metatarsophalangeal (MTP) joint kinematics. 22 male and female runners underwent 3D motion analysis on an instrumented treadmill at three different speeds (2.5 m/s, 3.0 m/s, 3.5 m/s). At each speed, participants ran at seven slope conditions (downhill: -15%, -10%, -5%, level, and uphill: +5%, +10%, +15%). We found a significant main effect (p < 0.001) of running speed and slope on peak MTP dorsiflexion and a running speed by slope interaction effect (p < 0.001) for peak MTP dorsiflexion velocity. These findings highlight the need to consider running intensity and environmental factors like running surface inclination when considering MTP joint mechanics and technological aids to support runners.
Background: Many countries have restricted public life in order to contain the spread of the novel coronavirus (SARS-CoV2). As a side effect of related measures, physical activity (PA) levels may have decreased.
Objective: We aimed (1) to quantify changes in PA and (2) to identify variables potentially predicting PA reductions.
Methods: A systematic review with random-effects multilevel meta-analysis was performed, pooling the standardized mean differences in PA measures before and during public life restrictions.
Results: A total of 173 trials with moderate methodological quality (modified Downs and Black checklist) were identified. Compared to pre-pandemic, total PA (SMD − 0.65, 95% CI − 1.10 to − 0.21) and walking (SMD − 0.52, 95% CI − 0.29 to − 0.76) decreased while sedentary behavior increased (SMD 0.91, 95% CI: 0.17 to 1.65). Reductions in PA affected all intensities (light: SMD − 0.35, 95% CI − 0.09 to − 0.61, p = .013; moderate: SMD − 0.33, 95% CI − 0.02 to − 0.6; vigorous: SMD − 0.33, − 0.08 to − 0.58, 95% CI − 0.08 to − 0.58) to a similar degree. Moderator analyses revealed no influence of variables such as sex, age, body mass index, or health status. However, the only continent without a PA reduction was Australia and cross-sectional trials yielded higher effect sizes (p < .05).
Conclusion: Public life restrictions associated with the COVID-19 pandemic resulted in moderate reductions in PA levels and large increases in sedentary behavior. Health professionals and policy makers should therefore join forces to develop strategies counteracting the adverse effects of inactivity.
Governments have restricted public life during the COVID-19 pandemic, inter alia closing sports facilities and gyms. As regular exercise is essential for health, this study examined the effect of pandemic-related confinements on physical activity (PA) levels. A multinational survey was performed in 14 countries. Times spent in moderate-to-vigorous physical activity (MVPA) as well as in vigorous physical activity only (VPA) were assessed using the Nordic Physical Activity Questionnaire (short form). Data were obtained for leisure and occupational PA pre- and during restrictions. Compliance with PA guidelines was calculated based on the recommendations of the World Health Organization (WHO). In total, n = 13,503 respondents (39 ± 15 years, 59% females) were surveyed. Compared to pre-restrictions, overall self-reported PA declined by 41% (MVPA) and 42.2% (VPA). Reductions were higher for occupational vs. leisure time, young and old vs. middle-aged persons, previously more active vs. less active individuals, but similar between men and women. Compared to pre-pandemic, compliance with WHO guidelines decreased from 80.9% (95% CI: 80.3–81.7) to 62.5% (95% CI: 61.6–63.3). Results suggest PA levels have substantially decreased globally during the COVID-19 pandemic. Key stakeholders should consider strategies to mitigate loss in PA in order to preserve health during the pandemic.
The identification and quantification of compounds in the gas phase becomes of increasing interest in the context of environmental protection, as well as in the analytical field. In this respect, the high extinction coefficients of vapours and gases in the ultraviolet wavelength region allow a very sensitive measurement system. In addition, the increased performance of the components necessary for setting up a measurement system, such as fibres, light sources and detectors has been improved. In particular the light sources and detectors offer improved stability, and the deep UV performance and solarisation resistance of fused silica fibres allow have been significantly optimized in the past years. Therefore a compact and reliable detection system with high measuring accuracy is developed. Within this paper possible applications of the system under development and recent results will be discussed.
Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Charakterisierung einer mikrobiellen Brennstoffzelle (MBZ). Die MBZ unterscheidet sich von einer herkömmlichen Brennstoffzelle darin, dass die an der Anode erzeugten Elektronen nicht vom molekularen Wasserstoff, sondern direkt von der im Anodenkompartiment wachsenden Biomasse aus organischen Verbindungen stammen. Die Funktionsweise einer solchen Zelle ist in Abbildung 3.4-1 dargestellt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Brennstoffzelle können in einer MBZ auch Abwasserteilströme z. B. aus der Lebensmittelindustrie als Substrat eingesetzt werden. Der große Vorteil der MBZ besteht somit darin, dass Abwässer biologisch abgebaut und gleichzeitig elektrischer Strom erzeugt werden kann.
Die angestrebten Klimaschutzziele erfordern, dass Erneuerbare Energien längerfristig zur Hauptenergiequelle der Energieversorgung werden. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen, ist es angebracht konventionelle und erneuerbare Energie oder noch besser nachhaltige Einzelprozesse intelligent miteinander zu verknüpfen.
Das Projekt EBIPREP wird von einer interdisziplinären Forschergruppe bestehend aus Chemikern, Prozessingenieuren und Bioprozessingenieuren sowie Physikern, die auf Sensoren und Prozesssteuerung spezialisiert sind durchgeführt. Das Ziel ist es, neue Lösungen für die Nutzungswege von Holzhackschnitzeln und den bei der mechanischen Trocknung anfallenden Holzpresssaft zu entwickeln. Neben der Hackschnitzelvergasung und der katalytischen Reinigung des Holzgases steht die Nutzung des Holzpresssafts in Biogasanlagen und bei der biotechnologischen Wertstofferzeugung, z.B. bei der Enzymherstellung, im Vordergrund.
Was wir tun?
Das EBIPREP-Projekt wird von einer interdisziplinären Forschungsgruppe durchgeführt, die sich aus Chemikern, Prozessingenieuren, Bioprozessingenieuren und Physikern zusammensetzt. Ziel ist es, neue Lösungen für den Einsatz von Hackschnitzeln und Holzpresssaft zu entwickeln, die durch ein innovatives mechanisches Trocknungsverfahren gewonnen werden. Neben der Holzvergasung und katalytischen Reinigung des Holzgases ist der Einsatz von Holzpresssaft in Biogasanlagen und in biotechnologischen Produktionsprozessen von Wertstoffen vorgesehen. Holzhackschnitzel werden thermisch vergast. Es werden Online-Sensoren entwickelt, um die relevanten Parameter der stabilisierten und optimierten Einzelprozesse auszuwerten. Die Verknüpfung von thermischen und biotechnologischer Konversionsprozessen könnte dazu beitragen, die Dimension von Biogasreaktoren erheblich zu reduzieren. Diese Tatsache wird folglich zu einer spürbaren Kostensenkung führen.
Ziele des EBIPREP-Projekts
• die Vorteile der thermischen und biologischen Umwandlung von Biomasse zu kombinieren;
• Entwicklung eines Verfahrens zur Reduzierung von Schadstoffemissionen mit innovativen Sensoren und katalytische Behandlung von Synthesegasen;
• nachhaltige Produktion biotechnologischer wertvoller Produkte
• wirtschaftliche und ökologische Analyse des Gesamtprozesses im Vergleich zu den Einzelprozessen
• Einsatz von Prozessabwässern zur Erzeugung regenerativer Energie oder biotechnologischer Wertstoffe
• Erwerb neuer Kenntnisse auf dem Gebiet der Rückgewinnungstechnik von Rückständen
• und Energieerzeugung;
• Erweiterung neuer Anwendungsfelder für innovative Sensoren und Keramik
• Schäume für Katalysatoren;
• Senkung der Kosten für die Biogasproduktion
Im geplanten Übersichtsvortrag werden die vernetzten Strukturen des Projekts EBIPREP und deren zentralen Ergebnisse vorgestellt.
In contrast to a conventional fuel cell the electrons in a microbial fuel cell (MFC) originate from the metabolic conversion of organic substrates by special bacteria instead of using molecular hydrogen. Recent research in our group has shown that the maximum electrical power density in a MFC correlates with the biomass concentration in batch MFC experiments. In continuous MFC systems additionally the dilution rate D could have an effect on the specific power density. Therefore two steady state conditions are adjusted and the resulting specific power densities, and the biomass and substrate concentrations were measured. These results were implemented in a mathematical description of the continuous MFC-process and the visualization of the model is presented.
Die biologische Verwertung von cellulose-/ hemicellulose- und lignocellulosereichen organischen Substraten zur Erzeugung von Energieträgern gewinnt zunehmend an Bedeutung. Im Gegensatz zu Biokraftstoffen der ersten Generation, bei denen nur ein kleiner Teil des pflanzlichen Materials eingesetzt worden ist (Öl, Zucker, Stärke), wird bei Biokraftstoffen der zweiten Generation fast die vollständige Pflanze einschließlich der schwer zugänglichen Cellulose verwendet. In Biogasanlagen führt diese Zielstellung jedoch häufig zu Problemen. Lignocellulose-reiches Material ist für viele Mikroorganismen schwer oder gar nicht abbaubar. Um die schwer abbaubaren Pflanzenteile wie Cellulose, Hemicellulose oder Lignin den Mikroorganismen in einer Biogasanlage besser zugänglich zu machen, können Biogassubstrate vorbehandelt werden.
In den letzten Jahren haben Recommender Systeme zunehmend an Bedeutung gewonnen. Diese Systeme sind meist für Bereiche des E-Commerce konzipiert und berücksichtigen oftmals nicht den aktuellen Kontext der nutzenden Person. Recommender Systeme können allerdings nicht nur im E-Commerce zum Einsatz kommen, sondern finden ihren Anwendungszweck auch im Gesundheitswesen. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, ein Recommender System zu entwickeln, das den aktuellen Kontext der nutzenden Person (Chatverlauf, demografische Daten) besser berücksichtigen kann. Dazu befasst sich diese Arbeit mit der Konzeption und prototypischen Umsetzung eines kontextsensitiven Recommender Systems für einen bereits existierenden Chatbot aus dem Gesundheitswesen. Das in dieser Arbeit konzipierte und entwickelte Recommender System soll Mitarbeitende aus dem Gesundheits- und Sozialwesen entlasten und ihnen hilfreiche sowie thematisch sinnvolle Informationen zur Verfügung stellen. Basierend auf festgelegten Anforderungen wurde ein Konzept für das Recommender System entwickelt und zu Teilen als Prototyp umgesetzt. Abschließend wurde der Prototyp im Hinblick auf die Anforderungen evaluiert. Zudem fand eine technische Evaluation und eine Evaluation mithilfe von Anwendenden statt, welche den implementierten Prototypen bereits existierenden Systemen gegenüberstellte. Die von dem Prototyp empfohlenen Textausschnitte erzielten in der Evaluation mit nutzenden Personen eine thematisch signifikant höhere Übereinstimmung mit den Chatdaten.
Evaluation des In-Memory Datenbanksystems SAP HANA als Cloudlösung für Business Intelligence Systeme
(2013)
Global agierende Unternehmen sind mit einem stetig ansteigenden Datenaufkommen konfrontiert. Zur Analyse werden diese Daten in Business Intelligence Systeme geladen. Aufbereitete Daten werden heutzutage in der Regel in zeilenbasierten (relationalen) Datenbanksystemen vorgehalten. Ein großer Nachteil dieses Datenbanksystems für diesen Anwendungsfall ist, dass es auf eine hohe Anzahl einfacher Transaktionen mit wenigen Datensätzen ausgelegt ist. Im Kontext eines analysebasierten Modells, wie hier beim Business Intelligence, fallen dagegen hauptsächlich komplexe Abfragen auf einer Vielzahl von Datensätze an [BaGü2009]. Die SAP AG stellt mit dem Produkt SAP HANA eine Lösung zur Verfügung, welche auf die Datenanalyse für Business Intelligence ausgelegt ist und zugleich auch transaktionalen Anforderungen genügen soll. Das System ist als Appliance aus Soft- und Hardware konzipiert, das auf einem spaltenorientierten, In-Memory Datenbanksystem aufbaut. Diese Arbeit geht zunächst auf die Grundlagen des Business Intelligence, die allgemeinen Prinzipien von spaltenorientieren In-Memory Datenbankensystemen sowie deren Abgrenzung zu klassischen relationalen Systemen ein. Weiterhin wird auf die Architektur von SAP HANA und deren Besonderheiten eingegangen. Hauptgegenstand dieser Arbeit ist die Umsetzung einer Demoanwendung basierend auf SAP HANA in einer Cloud Umgebung (SAP HANA ONE). Hierbei wird insbesondere auf die Realisierbarkeit der Anwendung mittels der Entwicklungsumgebung SAP HANA Studio in einer Cloudumgebung eingegangen. Weiterhin steht zur Diskussion inwiefern SAP HANA in bestehende Business Intelligence Umgebungen integriert werden kann.
Evaluierung neuer HTML5- und JavaScript-Technologien bei der Nutzung in heterogenen Umgebungen
(2012)
Die 1&1 Internet AG in Karlsruhe betreibt einen Onlinespeicher, der von Kunden der diversen Tochter- und Schwestergesellschaften hauptsächlich über ein Browserfrontend bedient wird. Dieses kommuniziert mittels einer definierten JSON-Schnittstelle mit der auf Java basierenden Middleware. Da der Client schon vor einigen Jahren entwickelt wurde, nutzt er noch nicht alle Möglichkeiten die HTML5 in aktuellen Browsern bietet. Die Beschreibung und Bewertung dieser Möglichkeiten stellt die Kernaufgabe der Thesis dar. Einer der Schwerpunkt soll dabei auf der Offlinefähigkeit und intelligenten Benutzung von Caching- & Sync-Strategien zwischen Onlineanwendung und Offlineclient bestehen. Desweiteren sollen die Möglichkeiten von aktuellen Browsern ohne Beachtung der Rückwärtskompatibilität zu älteren Browsern genutzt werden. Zu Demonstrationszwecken sollen Beispielanwendungen den Einsatz der neuen Technologien erstellt werden, damit deren praktische Nutzung leichter zu erfassen ist. Das Hauptaugenmerk bei den Beispielanwendungen liegt indes nicht auf der Funktionalität, sondern auf dem Einsatz der jeweiligen Technologie, so dass deren Möglichkeiten getestet werden können. Ebenfalls Teil der Arbeit soll die Erarbeitung von theoretischen Aspekten sowie die Erstellung einer Übersicht über den aktuellen Stand der Fachliteratur darstellen. Dies soll bei weiterer Nutzung der Ergebnisse die Erarbeitung von erweitertem Fachwissen erleichtern. Basis sollen hier die aktuell Erschienenen Fachbücher auf deutsch und englisch sowie - naturgemäß nochmals aktueller - die regelmäßigen Veröffentlichungen im Internet und in Fachzeitschriften bilden. Die zu besprechenden Themen umfassen die grundsätzliche Beschreibung von HTML5 und dem Standardisierungsprozess, die neuen HTML-Element in Bezug auf Formulare, Multimedia-Darstellung, die Möglichkeiten der Offline-Anwendung (Application Cache, Cache Manifest, DOM Storage), die Drag & Drop API zur Nutzung beim Dateiupload sowie die File API. Mögliche Themen für den theoretischen Teil sind gängige Architekturmuster (beispielsweise MVC, MVP, MVVM, PAC), Caching- und Sync-Strategien sowie die Potentiale aktueller Skriptsprachen (ECMAScript 5, Coffeescript, DART).
Das Unternehmen Coca-Cola mit ihrem Slogan „Mach dir Freude auf“ oder der Automobilkonzern Audi mit ihrem Leitspruch „Vorsprung durch Technik“ sind Marken mit weltweitem Bekanntheitsgrad. Der Begriff Marke wird durch diese und noch weitere bekannte Unternehmungen in erster Linie mit dem Konkurrenzmarkt von Konsumgütern verknüpft und weniger mit Einrichtungen aus dem Bildungsbereich, wie beispielsweise einer Hochschule. Die beiden Begrifflichkeiten Marke und Hochschule wachsen jedoch nach der Strukturreform der Hochschulen mehr und mehr zusammen. Die Hochschulen befinden sich in einer Reform, die Veränderungen in ihrer Organisation und in ihrem Gesamtauftritt, mit sich bringt. Anlässlich des 50. Jubiläums der Hochschule Offenburg im Mai 2014, soll im Rahmen dieser Arbeit ein Blick auf die Außenwirkung und das Erscheinungsbild der Hochschule geworfen werden. Dabei wird die Hochschule als Marke sowie eine Logoentwicklung im Fokus stehen.
Durch die Digitalisierung erschlossen sich in den letzten 15 Jahren nicht nur viele Möglichkeiten neues Bildmaterial oder Videomaterial aufzunehmen und zu verwahren, sondern auch die Zugänglichkeit der breiten Masse zu solcher Technologie. Abseits der Datenmengen wie sie Social Media Plattformen tagtäglich verarbeiten, existieren die Sende- und Rundfunkanstalten mit gigantischen Archiven von Videomaterial. Der Großteil davon ist von dokumentarischer oder szenischer Natur sowie verschiedenste Interviews aus allen Bereichen des öffentlichen Lebens.
Nach dem aktuellen Stand wird das Videomaterial von Hand kategorisiert und zur Indizierung verschlagwortet. Die Aufgabe war es nun, diesen Prozess zumindest teilweise zu automatisieren. Dazu sollten auf dem Markt verfügbare Technologien in Bereich der Gesichtserkennung und Texterkennung auf ihre Nutzbarkeit zu diesem Zweck hin evaluiert werden. Dabei soll mit Hilfe der in Interviews verwendeten Bauchbinden das momentan gezeigte Gesicht "gelernt" werden, um es später ohne solche Hilfe wiederzuerkennen.
Der Bankensektor vollzieht eine digitale Transformation. Welche exakten Auswir-kungen diese Transformation auf den Bankensektor und die einzelnen Banken haben wird ist noch nicht abzusehen. Doch schon jetzt zeichnet sich ab, dass Banken sich von ihren starren Öffnungszeiten lösen und flexibler auf die Kunden zugehen müssen. Servicequalität durch maßgeschneiderte Angebote und permanente Verfügbarkeit sind zu kritischen Erfolgsfaktoren im Rennen um die Gunst des Kunden geworden.
Um in diesem Wettstreit einen Wettbewerbsvorteil zu erhalten muss die Verfügbarkeit kritischer Geschäftsprozesse und Ressourcen stets gewährleistet sein. An dieser Stelle setzt Business Continuity Management (BCM) an. In der vorliegen-den Arbeit wird anhand eines Modells einer bereits vollständig digitalisierten Bank, ein Geschäftsprozess ausgewählt um anhand dessen die Auswirkungen des Ausfalls von digitalen Vertriebswegen und Abhängigkeit von IT-Ressourcen aufzuzeigen.
Hinsichtlich des Informationsaustauschs ist die Bewerbungssituation oft durch eine Asymmetrie gekennzeichnet. Arbeitgeber erwarten umfassende und detaillierte Informationen, liefern aber häufig ihrerseits, insbesondere in der Anfangsphase des Auswahlprozesses, nur wenige Informationen. Eine kleine Feldstudie in einem deutschen Unternehmen ergab, dass sich von 34 Bewerbern über die auszuübende Tätigkeit nur vier gut informiert, aber vierzehn nur mäßig und neun schlecht informiert fühlten sowie sieben sich in dieser Hinsicht unbestimmt äußerten. Eine telefonische Befragung von 100 ehemaligen Mitarbeitern und von 50 aktiven Mitarbeitern eines großen Informatik-Unternehmens ergab, dass unrealistische Tätigkeitsschilderungen eine bedeutsame Frühfluktuationsursache sind. Die Frage, ob die Tätigkeit in der Bewerbungsphase realistisch geschildert worden sei, wurde nur von 35,9 % der aktiven Mitarbeiter und nur von 7,1 % der ehemaligen Mitarbeiter bejaht.
Eine Feldforschung in der Art, dass Entscheidungsträger und Bewerber ohne ihre Kenntnis beobachtet und die Beobachtungsergebnisse ausgewertet wurden, existiert nicht. Hier gibt es neben praktischen Schwierigkeiten auch rechtliche und moralisch-ethische Forschungsgrenzen. Ethische Bedenken bestehen ebenso gegen eine experimentell unterschiedliche Behandlung realer Bewerber. Auch eine begleitende Feldforschung zu realen Auswahlverfahren in der Praxis, zum Beispiel durch den intensiven Einbezug von Forschern, durch offensichtliche Tonbandaufnahmen oder Videoaufnahmen von Live- Gesprächen oder durch die stumme oder teilnehmende Beobachtung der Akteure durch Forscher kommt, außer bei Campusinterviews, nicht oft vor.
Das situative Interview (SI) ist eine Form des strukturierten Interviews. Es wird nach der Zielsetzungstheorie von der Annahme ausgegangen, dass ein enger Zusammenhang zwischen geäußerten Verhaltensabsichten und dem späteren realen Verhalten besteht. Bewerber werden gefragt, wie sie in bestimmten Situationen handeln würden: „Was würden Sie tun, wenn ...?“ Man kann von einer mentalen Arbeitsprobe sprechen. Die Antworten der Bewerber werden mit vorher entwickelten Antwortalternativen verglichen und so bewertet.
UNIKOPS : Universell konfigurierbare Sicherheitslösung für Cyber-Physikalische heterogene Systeme
(2016)
Ziel von UNIKOPS (Universell konfigurierbare Sicherheitslösung für Cyberphysikalische heterogene Systeme) ist es, hochflexible Software- und teilweise auch Hardwarelösungen mit sehr hohem Sicherheitsniveau zu entwickeln, die in einer Vielzahl von CPS-Anwendungsfeldern, insbesondere mit Sensorknoten, einsetzbar sind.
While prospect of tracking mobile devices' users is widely discussed all over European countries to counteract COVID-19 propagation, we propose a Bloom filter based construction providing users' location privacy and preventing mass surveillance.
We apply a solution based on Bloom filters data structure that allows a third party, a government agency, to perform some privacy-preserving set relations on a mobile telco's access logfile.
By computing set relations, the government agency, given the knowledge of two identified persons, has an instrument that provides a (possible) infection chain from the initial to the final infected user no matter at which location on a worldwide scale they are.
The benefit of our approach is that intermediate possible infected users can be identified and subsequently contacted by the agency. With such approach, we state that solely identities of possible infected users will be revealed and location privacy of others will be preserved. To this extent, it meets General Data Protection Regulation (GDPR)requirements in this area.
Praxisorientierung und angewandte Wissenschaften sind an unseren Hochschulen erprobte Denkweisen, traditionsreich gewachsen aus Technik und Wirtschaft. Mit der interdisziplinären Medienfakultät M+I kommt der gestalterische Blick dazu auf Grafik, Bewegtbild, Sound, Multimedia und Interaktivität. Im Master-Studium ergänzen sich intermediales Gestalten und Reflexion mit audiovisueller Komposition als Performance. Solche experimentell-künstlerischen Projekte verbinden sich durch Hochschul- und Mediendidaktik mit forschendem Lernen, als integrierende Methode, die noch wachsen soll. Ein wichtiger Impuls dafür könnte Practice-Based Research sein. Das ist eine Forschung in Kunst und Gestaltung, aber auch in Medizin und Sozialwissenschaft, die sich in den letzten drei Jahrzehnten im Angelsächsischen von Nordamerika über England bis nach Australasia intenstiv entwickelt hat.
Qualitative Wissenschaft, künstlerisches Forschen und forschendes Lernen verbinden Erkenntnis aus Praxis und Erfahrung. In der Autoethnographie der eigenen Werkstatt des Hörens wie der Kultur in Studios anderer, wird die noch neue Interdisziplin Sound (Studies) erprobt und vertieft, mit Impulsen für die Praxis und Theorie, von der noch wenig bekannten A/r/t ographie heute, hin zu einer künftig A/R/Tophonie, dem künstlerischen Forschen in der Musik, ebenso wie durch Klang Komposition, Radio Kunst und visuelle Musik.
M+I = Mediologie + Interdisziplinarität – Skizzen angewandter und anwendbarer Medienwissenschaft
(2011)
Im Handlungsfeld Medien + Informationswesen (M+I) der Hochschule Offenburg steht die didaktische Produktion in der Lehre und für professionelle Tätigkeiten im Zentrum. In Laboren, Studios, Projekten, Abschluss- und Forschungsarbeiten werden mediale Lösungen für die Praxis erarbeitet und auch neue Formate entworfen. Die Fachwissenschaften umgeben solche Workflows als paralleles Bezugssystem. Darin ist die Zusammenarbeit zwischen Gestaltungslehrern und Informatikern, von Medientechnik und Medienmanagement ein gut entwickelter Prozess für Medien in der Bildung (oder „Bildung im Neuen Medium“) [1]. Die Herstellung selbst aber ist nicht immer primär theoriegeleitet, sondern mehr konzentriert auf Ideen, Akteure, Werkzeuge, Abläufe und Strukturen. Lehr-Lern-Konzepte, theoretische Reflexion und forschendes Lernen treffen so zwar zusammen und an Übergängen wachsen theoriefähige Gestalten, noch ohne sich intermedial zu vollenden [2]. Aus dem Blickwinkel der Ilmenauer Angewandten Medienwissenschaft lässt sich ein Workflowkonzept übertragen zwischen praktischem Handeln und wissenschaftlichen Einzelfächern. Auch durch Mediologie, eine schlanke „Medientheorie der Kulturwissenschaften“ gerät solches Übertragen und Vermitteln bewusster von der technologischen und materialen Basis der Medien her in die Diskussion. Als Mediation verbindet sie Inhalt, Organisation und Ästhetik, so der technikversierte Medienphilosoph Frank Hartmann [3].
Bioakustik, ein interdisziplinäres Gebiet der Biologie zwischen Klang und Umwelt, erfährt durch die Kunstkopf-Hörbilder des Naturforschers und Tonmeisters Walter Tilgner eine plastische, wissenschaftliche Erweiterung. Mit dem binauralen Kunstkopfverfahren zeichnet er nicht nur einzelne tier- und vogelkundliche Laute auf, sondern die gesamte Umgebung und ihr typisches Klangbild. Während die Tierstimmenanalyse etwa der Ornithologie einzelne Formen des Vogelgesangs untersucht, geht es ihm und Hörkünstlern wie Gordon Hempton, dem ‚Soundtracker‘, um das Wechselspiel zwischen den Arten in Zeit und Raum. Auch die pädagogische Seite spielt eine Rolle, um den Rezipienten Naturklang als wertvolle Ressource nahezubringen. 1985 hat der Pionier Tilgner die ersten Naturlandschaften vollständig digital aufgenommen und bei WERGO mit dem Label ‚Natural Sound‘ als CD publiziert. Für den Komponisten und Wissenschaftler Dr. Bernie Krause aus Kalifornien repräsentieren solche Aufnahmen ökologische Nischen in der Landschaft, von typischen Klangverläufen geprägt. In seinem eigenen Vergleich dichter Naturräume in Südamerika, Afrika und Asien werden sie unverwechselbar als akustischer Fingerabdruck nachweisbar. Der Künstler- Forscher hat mit der Spektralanalyse so nicht nur seine ‚Nischen-Hypothese‘ entwickelt und empirisch bestätigt, sondern auch den Begriff der Biophonie geprägt: Naturklänge entfalten sich wie in einem musikalischen Stück, sie sind der Komposition einer (Bio-)Symphonie vergleichbar. Die Stimmen der Spezies bilden arin den ‚materialen Klang‘ (den Ausdruck verdanken wir dem Komponisten Johannes Wallmann in Berlin). Darauf wirken die zeitlichen Prozesse und räumlichen Faktoren der Umwelt, als ‚Geophony‘ aus Klima und Flora, durch Sonne, Wind, Erde und Wasser. Schließlich verändert auch der Mensch die Naturlandschaft durch technische Geräte, wie in der Tonaufnahme, und durch extensives Wirtschaften hin zur ‚Anthrophony‘. Der Klang der Natur ist also menschgemacht, und die Aufnahmen bedeuten nicht nur wertvollen Rohstoff für die Medien. Bioakustik und Biophonie fordern den Dialog von und über Natur und Kultur immer wieder neu heraus, wie hier im Spektrogramm einer Waldcollage, mit einer starken Motorsäge als Mittelpunkt [2].