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- Fakultät Medien und Informationswesen (M+I) (93)
- Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik (EMI) (ab 04/2019) (71)
- Fakultät Betriebswirtschaft und Wirtschaftsingenieurwesen (B+W) (37)
- Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V) (32)
- ivESK - Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik (11)
- INES - Institut für Energiesystemtechnik (9)
- IaF - Institut für angewandte Forschung (7)
- ACI - Affective and Cognitive Institute (6)
- IMLA - Institute for Machine Learning and Analytics (6)
- Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019) (5)
- IfTI - Institute for Trade and Innovation (4)
- Zentrale Einrichtungen (2)
Data Science
(2019)
Data Science steht derzeit wie kein anderer Begriff für die Auswertung großer Datenmengen mit analytischen Konzepten des Machine Learning oder der künstlichen Intelligenz. Nach der bewussten Wahrnehmung der Big Data und dabei insbesondere der Verfügbarmachung in Unternehmen sind Technologien und Methoden zur Auswertung dort gefordert, wo klassische Business Intelligence an ihre Grenzen stößt.
Dieses Buch bietet eine umfassende Einführung in Data Science und deren praktische Relevanz für Unternehmen. Dabei wird auch die Integration von Data Science in ein bereits bestehendes Business-Intelligence-Ökosystem thematisiert. In verschiedenen Beiträgen werden sowohl Aufgabenfelder und Methoden als auch Rollen- und Organisationsmodelle erläutert, die im Zusammenspiel mit Konzepten und Architekturen auf Data Science wirken. Neben den Grundlagen werden unter anderem folgende Themen behandelt:
- Data Science und künstliche Intelligenz
- Konzeption und Entwicklung von Data-driven Products
- Deep Learning
- Self-Service im Data-Science-Umfeld
- Data Privacy und Fragen zur digitalen Ethik
- Customer Churn mit Keras/TensorFlow und H2O
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bei der Auswahl und Entwicklung von Data Science
- Predictive Maintenance
- Scrum in Data-Science-Projekten
Zahlreiche Anwendungsfälle und Praxisbeispiele geben Einblicke in die aktuellen Erfahrungen bei Data-Science-Projekten und erlauben dem Leser einen direkten Transfer in die tägliche Arbeit.
Über Chancen und Risiken von Computern an Schulen wird seit deren Einführung im Jahr 1984 kontrovers diskutiert. Neben Laptops und Tablets geht es heute um die Nutzung von Schulclouds und privaten Smartphones im Unterricht. Das Akronym dafür ist BYOD – »Bring Your Own Device«.
Dabei stellen sich grundsätzliche pädagogische und politische Fragen: Welcher Unterrichts- und Medienkonzepte bedarf es, um den Risiken der Digitalisierung vorzubeugen, die Schüler_innen aber zugleich an deren Chancen teilhaben zu lassen? Bei Netzanwendungen ist zudem der Datenschutz zu beachten, vor allem, wenn eigene Geräte genutzt werden sollen. So fördert das BMBF eine Schulcloud, in der Lehrkräfte und Schüler_innen wie bei Facebook Gruppen bilden, Dokumente austauschen und online darüber diskutieren können.
Das Buch greift die aktuelle Kontroverse auf und fragt nach den Zielen und Nebenwirkungen von »Bildung 4.0«. Was davon ist für die Unterrichtspraxis relevant? Und wessen Interessen werden bei welchen Konzepten vertreten?
Wirtschafts- und Cyberkriminalität stellen ein erhebliches Problem für Unternehmen aller Größen dar. Als besonders kritisch erweisen sich zunehmend die Techniken des Social Engineering – koordinierte Attacken, die sowohl analoge als auch digitale Zugangsmöglichkeiten nutzen, um an sensible Informationen zu gelangen oder unternehmerische Prozesse zu sabotieren. Wie Sie der neuen Risikolandschaft begegnen, die in einer wachsenden Digitalwirtschaft und einem immer komplexeren Geflecht abhängiger Infrastrukturen entsteht, beleuchtet dieser Band mit vielen Fallstudien. Ein systematischer Zugang zu einem wichtigen Verantwortungsbereich des Risikomanagements. Und ein nützlicher Werkzeugkasten für den Aufbau von resilienten Organisationen, die sich kurz- und langfristig gegen solche Angriffe verteidigen können.
In diesem Buch erörtern Branchenexperten den aktuellen Stand sowohl bei der Neukundenakquise als auch beim Kundenmanagement und der strategischen Potenzialentwicklung im Pressevertrieb. Damit zeigen sie Fach- und Führungskräften in Verlags- und Medienhäusern, wie sie, gerade auch vor dem Hintergrund der zunehmenden digitalen Diversifikation der Produktangebote, ihre Kundenbeziehungen optimieren können. Die Orientierung am Kundennutzen als Basis für die Produktangebote und Produktformen hat zu einer größeren Komplexität der Produktpalette und damit zu einem sehr heterogenen Portfolio an Zielgruppenprodukten und Preismodellen geführt. Die Beiträge der Autoren stellen dar, wie nachhaltige Vermarktungserfolge erzielt werden können, die letztlich auf der Qualität und Werthaltigkeit der Kundenbeziehung beruhen.
In den letzten Jahren sind die strategischen Ausrichtungen in der Versicherungsbranche verstärkt durch marketingorientierte Managemententscheidungen geprägt. Ein solches Marketing-Broadening bedeutet die Ausrichtung aller Unternehmensbereiche auf den Markt, und hier vornehmlich auf den Kunden. Schon lange sieht sich dabei nicht nur die deutsche, sondern auch die europäische Versicherungsbranche den Herausforderungen eines weitgehend liberalisierten Marktes gegenüber. Begleitend hat sich das Kundenverhalten, etwa im Hinblick auf die Informationsbeschaffung oder das Kommunikationsverhalten, ganz grundlegend verändert.Aktuell entwickelt sich die Digitalisierung rasant als komplexe und zu der in der Zukunft wahrscheinlich schwerwiegendsten Herausforderung für die Versicherungsbranche. Da einer Digitalisierung die grundlegende Anpassung sämtlicher Geschäftsprozesse eines Versicherungsunternehmens durch eine Änderung aller diesbezüglicher betrieblichen Komponenten, deren Schnittstellen zum Kunden und deren Produkte oder Dienstleistungen folgt, gilt es komplexe Veränderungen zu steuern.
Dem Anliegen einen aktuell fokussierten Blick auf die wesentlichen Herausforderungen dieses Veränderungsprozesses einer ganzen Branche zu werfen, fühlen sich die Herausgeber und Verfasser des Handbuches Versicherungsmarketing verpflichtet. Das bewährte Konzept der ersten, auf äußerst positive Resonanz gestoßenen Auflage, beibehaltend, zeichnet diese nun vorliegende zweite Auflage vor allem die Managementrelevanz ihrer zahlreichen, neu hinzugekommenen und hoch aktuellen Beiträge aus.
Stadtmarketing
(2019)
Stadtmarketing ist das Aufgabenfeld verschiedener Disziplinen und Berufsgruppen. Neben Marketingfachleuten aus Wissenschaft, Beratung und Praxis beschäftigt es auch Verwaltungsexperten oder Praktiker aus Handel und Gastronomie. Voraussetzung und Basis für erfolgreiche Marketingstrategien ist daher eine interdisziplinäre, konstruktive und flexible Zusammenarbeit aller Beteiligten.
Dieses Buch gibt einen Überblick über die Grundlagen des Stadtmarketing und liefert Ansatzpunkte für die Weiterentwicklung von Städten, Kommunen und Regionen. Es beleuchtet die wichtigen Aspekte Transformation, Mobilität und Infrastruktur und bietet gezielte Anregungen für die Marketingpraxis. Zudem werden Beispiele erfolgreicher praktischer Umsetzungen aufgezeigt, wie etwa in Freiburg, Frankfurt, Neumünster, Offenburg, Jena, Mainz oder Leipzig.
Über 40 renommierte Branchenexperten beschreiben, was die Branche bewegt und was es in Zukunft zu beachten gilt. Das Werk bietet Neulingen und Quereinsteigern aus anderen Fachgebieten sowie Studierenden großen Nutzwert. Außerdem enthält es wegweisende Anregungen für erfahrene Praktiker, die die Kommunikation und Kooperation mit Stakeholdern aus unterschiedlichen Fachdisziplinen verbessern möchten und zugleich nach Impulsen für die eigene Arbeit suchen.
Social robots not only work with humans in collaborative workspaces – we meet them in shopping malls and even more personal settings like health and care. Does this imply they should become more human, able to interpret and adequately respond to human emotions? Do we want them to help elderly persons? Do we want them to support us when we are old ourselves? Do we want them to just clean and keep things orderly – or would we accept them helping us to go to the toilet, or even feed us if we suffer from Parkinson’s disease?
The answers to these questions differ from person to person. They depend on cultural background, personal experiences – but probably most of all on the robot in question. This book covers the phenomenon of social robots from the historic roots to today’s best practices and future perspectives. To achieve this, we used a hands-on, interdisciplinary approach, incorporating findings from computer scientists, engineers, designers, psychologists, doctors, nurses, historians and many more. The book also covers a vast spectrum of applications, from collaborative industrial work over education to sales. Especially for developments with a high societal impact like robots in health and care settings, the authors discuss not only technology, design and usage but also ethical aspects.
Thus this book creates both a compendium and a guideline, helping to navigate the design space for future developments in social robotics.
Artificial Intelligence
(2019)
The TriRhenaTech alliance universities and their partners presented their competences in the field of artificial intelligence and their cross-border cooperations with the industry at the tri-national conference 'Artificial Intelligence : from Research to Application' on March 13th, 2019 in Offenburg. The TriRhenaTech alliance is a network of universities in the Upper Rhine Trinational Metropolitan Region comprising of the German universities of applied sciences in Furtwangen, Kaiserslautern, Karlsruhe, and Offenburg, the Baden-Wuerttemberg Cooperative State University Loerrach, the French university network Alsace Tech (comprised of 14 'grandes écoles' in the fields of engineering, architecture and management) and the University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland. The alliance's common goal is to reinforce the transfer of knowledge, research, and technology, as well as the cross-border mobility of students.
With the surge in global data consumption with proliferation of Internet of Things (IoT), remote monitoring and control is increasingly becoming popular with a wide range of applications from emergency response in remote regions to monitoring of environmental parameters. Mesh networks are being employed to alleviate a number of issues associated with single-hop communication such as low area coverage, reliability, range and high energy consumption. Low-power Wireless Personal Area Networks (LoWPANs) are being used to help realize and permeate the applicability of IoT. In this paper, we present the design and test of IEEE 802.15.4-compliant smart IoT nodes with multi-hop routing. We first discuss the features of the software stack and design choices in hardware that resulted in high RF output power and then present field test results of different baseline network topologies in both rural and urban settings to demonstrate the deployability and scalability of our solution.
Massive Umwälzungen im Marktumfeld, verstärkt durch disruptive Technologien, stellen viele Unternehmen vor die existenzielle Frage, wie sie ihr etabliertes Geschäftsmodell zukunftsfähig weiterentwickeln können beziehungsweise wie sie sich unter Umständen grundlegend neu aufstellen müssen. Volatilität, Unsicherheit, Komplexität und Ambiguität (kurz VUKA) sind in diesem Kontext jene ungünstigen Begleiterscheinungen, die auch genossenschaftliche Unternehmen beeinflussen. Die vielfältigen Herausforderungen im Unternehmensumfeld, wie beispielsweise ungünstige demografische Entwicklungen, eine zunehmende Urbanisierung bei steigendem Bedarf an regionaler Daseinsvorsorge, Wettbewerbsdruck durch neue Geschäftsmodelle und Konkurrenten infolge der Künstlichen Intelligenz beziehungsweise Digitalisierung – zum Beispiel durch FinTechs – bedingen die Suche nach Orientierung, nach einem strategischen Kompass sowohl für Politik, Wirtschaft und Gesellschaft.
Am Beispiel der kanadischen Metropole Vancouver zeigt sich, dass auch in Zeiten einer immer komplexer werdenden Welt Wirtschaftswachstum, Nachhaltigkeit und Lebenswert positiv korrelieren können und innerhalb weniger Jahrzehnte regional umsetzbar sind. Die Stadt setzt dabei überwiegend auf zentral gesteuerte Aktivitäten der „Vancouver Economic Comission“, die alle gesellschaftlichen und unternehmerischen Anspruchsgruppen auf der Basis werteorientierten Handelns konsequent das Ziel verfolgen lässt, Vancouver zu einer global anerkannten Stadt für innovatives, kreatives und nachhaltiges Business zu entwickeln. Das Streben Vancouvers weist dabei Parallelen zu genossenschaftlichen Wesensprinzipien sowie zu im deutschsprachigen Raum bereits existierenden Ansätzen genossenschaftlicher Innovationsökosysteme auf. Letztere haben bereits an verschiedenen Stellen bewiesen, dass sie das Potenzial haben in Zeiten komplexer Herausforderungen zukunftsfähige Lösungen für die Menschen in der Region gemeinschaftlich zu entwickeln. Gleichzeitig lassen sich mittels innovativer Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle neue Ertragsquellen erschließen.
Strategen genossenschaftlicher oder kooperativer Banken und Unternehmen sollten nachfolgende Fragen bewegen:
• Was können deutsche Städte, Gemeinden und Regionen von Vancouver hinsichtlich des Aufbaus und der Gestaltung dynamischer Innovationsökosysteme lernen?
• Welche Rolle können Genossenschaften in Innovationsökosystemen spielen?
• Wie könnten die Innovationsprinzipien, -methoden und -formate in der jeweiligen Region erfolgversprechend eingesetzt werden?
Die Erfindung betrifft eine Photovoltaik-Stromversorgungsvorrichtung, insbesondere vom öffentlichen Stromnetz unabhängige Photovoltaik-Stromversorgungsvorrichtung, mit einem positiven (204) und einem negativen (206) Lastanschluss für den Anschluss einer elektrischen Last, mit einer Mehrzahl von photovoltaischen Zellen (104) und einer wiederaufladbaren Batterie (5), welche wenigstens zwei in Serie geschaltete Batteriezellen (112) umfasst. Nach der Erfindung sind die photovoltaischen Zellen (104) zu einer der Anzahl der Batteriezellen (112) entsprechenden Anzahl von seriell verbundenen Teilstrings (108) verschaltet und jeder Teilstring (108) ist mit einem positiven Teilstringanschluss mit einem Pluspol und mit einem negativen Teilstringanschluss mit einem Minuspol einer zugeordneten Batteriezelle (112) oder mehreren zugeordneten parallel geschalteten Batteriezellen (112) verbunden. Dabei kann jeder Teilstring (108) zwischen dem positiven und negativen Teilstringanschluss eine maximale Leerlaufspannung erzeugen, die kleiner oder gleich einer vorgegebenen Ladeschlussspannung der zugeordneten Batteriezelle (112) oder der zugeordneten parallel geschalteten Batteriezellen (112) ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie, die zur Realisierung einer derartigen Photovoltaik-Stromversorgungsvorrichtung geeignet ist.
Die Auswirkungen der digitalen Transformation werden meist im Kontext von Wirtschaftsunternehmen diskutiert und auf die Blickwinkel Wirtschaft und Technologie fokussiert. Der digitale Wandel hat jedoch auch die Führungsaufgaben in vielen gesellschaftlichen Bereichen verändert, wie am Beispiel Schule und Kommunalverwaltung aufgezeigt wird.
Stakeholder-Management
(2019)
Dieses Kapitel befasst sich mit dem Stakeholder-Management als Aufgabengebiet des Stadtmarketings. Es geht dabei um die Identifikation der typischen Anspruchsgruppen, die generell bei kommunalen Aufgaben relevant sind und die Berücksichtigung ihres Stellenwerts und ihrer Interessenlage im Rahmen der allgemeinen Stadtmarketingprozesse. Dabei muss neben den unterschiedlichen Rollen, die Bürgerinnen und Bürger generell einnehmen können, die Stakeholder je nach Detailthema des Stadtmarketings neu sortiert werden. Die beispielhafte Analyse der Anspruchsgruppen und Erwartungshaltungen beim Themenfeld Infrastruktur als Beispiel kommunaler Produktpolitik und des in unterschiedlichen Stadtmarketingfeldern relevanten Bereichs des Tourismus zeigt auf, welche Differenzierungen im Rahmen des Stakeholder-Managements notwendig sind.
Stadtentwicklung
(2019)
Die Produktpolitik des Stadtmarketings hängt auch von den Zielen, Prozessen und Ergebnissen der Stadtentwicklung ab. Die Veränderungen im Umfeld von Kommunen machen die gezielte Weiterentwicklung von Städten in vielen Feldern wie Wohnen, Demografie, Mobilität und Energie erforderlich. Damit dieser Prozess wirksam werden kann, müssen die zentralen Anspruchsgruppen und Gremien mit einbezogen werden. In diesem Unterkapitel werden einige zentrale Inhalte aufgelistet, die die Interdependenz der unterschiedlichen Entwicklungsfelder verdeutlichen. Es gibt dabei expansiv-offensive oder auch regressiv-defensive Entwicklungssituationen, die beide einer gezielten, kohärenten Steuerung bedürfen.
Das Abonnementmarketing der Presseverlage und Medienunternehmen mit redaktionell geprägten Produkten hat sich seit der Jahrtausendwende verändert, weiter differenziert und professionalisiert. Die Veränderungen der digitalen Marktumgebung, die auf medienökonomischen Prinzipien der digitalen Transformation beruhen, bilden den Hintergrund für diese Weiterentwicklung. Eine Analyse dieser Grundprinzipien erklärt dabei nicht nur die aktuellen Veränderungen, sondern liefert auch die Grundlagen für eine Betrachtung der künftigen Marktumgebung für das Abonnementmarketing.
Personalmarketing
(2019)
Für Kommunen ist die Qualität des Personalmarketings ein entscheidender Erfolgsfaktor, da sie im Wesentlichen eine personalintensive Dienstleistung anbieten, die von den Kompetenzen und Fähigkeiten der Mitarbeitenden und Teams abhängt. Aufgrund der hohen Regulierungsdichte der Beschäftigungsverhältnisse ist das kommunale Personalmarketing bei der inhaltlichen Argumentation auch von der Qualität der Führungsarbeit und den damit verbundenen Erfahrungen der Mitarbeitenden abhängig. Die Sinnhaftigkeit der Arbeit für das Gemeinwohl vor Ort in Verbindung mit spezifischen lokalen Kommunikationskanälen kann dabei die Wahrnehmung und Präsenz der Stadt als Arbeitgebermarke vor Ort stärken.
Die Kultur der Macht: Politische Kommunikation zwischen Artefakten, Manipulation und Repräsentation
(2019)
Macht ist eine entscheidende Größe, um innerhalb von sozialen Systemen Veränderungen durchzusetzen und Entwicklungen voranzutreiben oder gar erst zu ermöglichen. In der politischen Kommunikation ist der bewusste und konstruktive Umgang mit Macht oft einer der Erfolgsfaktoren für politische Akteure wie Politiker, Bürger und Parteien. Macht kann dabei nur durch die Menschen ausgeübt werden, denen sie durch andere zugesprochen oder auch zugebilligt wird, weshalb der Kultur der Macht als Ergebnis und Mittel der Kommunikation eine entscheidende Bedeutung zukommt. Dies ist aktuell durch die veränderten Informations- und Mediennutzungsgewohnheiten der Bürger*innen und der veränderten Kommunikationsszenarien in Zeiten postfaktischer und populistischer Tendenzen eine besondere Herausforderung. Ausgehend von der Wechselwirkung zwischen Artefakten der Macht und dem Aufgabenfeld der politischen Kommunikation werden in der knapp gefassten Analyse die praktischen Handlungsfelder aufgezeigt. Die kommunikativen Anforderungen aus dem Prinzip der Repräsentation, die Ausgestaltung politsicher Informationen und die Festlegung des passenden Sprachniveaus, die Auswahl der passenden Kommunikationskanäle und -anlässe sowie die Entwicklung kompletter Kampagnen oder die Festlegung inhaltlicher Wahlkampfstrategien erweisen sich als große Herausforderung für alle politischen Akteure.
Angesichts des verschärften intermedialen Wettbewerbs stellt sich die Frage, wie Medienunternehmen und Verlage künftig mit ihren Print- und Digitalangeboten den Bedürfnissen ihrer Kunden gerecht werden können. Es geht dabei um die Möglichkeiten, mit Abonnementangeboten und Bundles News und journalistische Inhalte aufzubereiten und so anzubieten, dass sie einen maximalen Nutzen stiften und marktfähig sind.
Für eine erfolgreiche Marktbearbeitung ist die Strukturierung und Segmentierung der Kunden von großer Bedeutung. Das Management der Kundendaten stärkt die Möglichkeiten Produkte zu entwickeln, die sich am Kundennutzen orientieren. Diese Produkte können als Einzelprodukt oder Produktbundle zu zielgruppengerechten Angeboten kombiniert werden.
Thomas Breyer-Mayländer zeigt in diesem essential, wie Probleme sowohl bei der Rekrutierung von Kandidatinnen und Kandidaten für unterschiedliche Ämter als auch bei der Akquisition von Nachwuchskräften in Kommunalverwaltungen mithilfe einer klaren inhaltlichen Botschaft in Verbindung mit gezielten Kommunikations- und Partizipationsmaßnahmen reduziert werden können. Dabei kommt es neben einer gezielten Planung von PR- und Werbemaßnahmen auch auf die kreative Erschließung und Nutzung eigener, kommunaler Kommunikationskanäle an. Der Autor verdeutlicht, dass neben den Kommunikationsmaßnahmen auch aktivierende Formate der Beteiligung die gegenseitige Wahrnehmung von Bürgerinnen und Bürgern sowie Kommune/Kommunalpolitik verändern. Neben Partizipation geht es um Involvement, Identifikation und Commitment im Sinne einer selbstlosen Aktivität für das kommunale Gemeinwohl.
Die Möglichkeit zur digitalen Verbindung geographischer Orte mit Aufgaben, Herausforderungen oder Lernmaterialien hat eine Vielzahl von Anwendungen auch außerhalb der Mathematikbildung inspiriert. Dieser Beitrag stellt eine exemplarische Auswahl solcher Applikationen vor und versucht, die technischen, organisatorischen und konzeptionellen Gestaltungselemente zu systematisieren. Die Ausführungen sollen als Anregung bei der Anlage von Mathematiktrails sowie bei der Weiterentwicklung technischer Lösungen für den Lehreinsatz dienen.
In the domain of printed electronics (PE), field-effect transistors (FETs) with an oxide semiconductor channel are very promising. In particular, the use of high gate-capacitance of the composite solid polymer electrolytes (CSPEs) as a gate-insulator ensures extremely low voltage requirements. Besides high gate capacitance, such CSPEs are proven to be easily printable, stable in air over wide temperature ranges, and possess high ion conductivity. These CSPEs can be sensitive to moisture, especially for high surface-to-volume ratio printed thin films. In this paper, we provide a comprehensive experimental study on the effect of humidity on CSPE-gated single transistors. At the circuit level, the performance of ring oscillators (ROs) has been compared for various humidity conditions. The experimental results of the electrolyte-gated FETs (EGFETs) demonstrate rather comparable currents between 30%-90% humidity levels. However, the shifted transistor parameters lead to a significant performance change of the RO frequency behavior. The study in this paper shows the need of an impermeable encapsulation for the CSPE-gated FETs to ensure identical performance at all humidity conditions.
Printed electrolyte-gated oxide electronics is an emerging electronic technology in the low voltage regime (≤1 V). Whereas in the past mainly dielectrics have been used for gating the transistors, many recent approaches employ the advantages of solution processable, solid polymer electrolytes, or ion gels that provide high gate capacitances produced by a Helmholtz double layer, allowing for low-voltage operation. Herein, with special focus on work performed at KIT recent advances in building electronic circuits based on indium oxide, n-type electrolyte-gated field-effect transistors (EGFETs) are reviewed. When integrated into ring oscillator circuits a digital performance ranging from 250 Hz at 1 V up to 1 kHz is achieved. Sequential circuits such as memory cells are also demonstrated. More complex circuits are feasible but remain challenging also because of the high variability of the printed devices. However, the device inherent variability can be even exploited in security circuits such as physically unclonable functions (PUFs), which output a reliable and unique, device specific, digital response signal. As an overall advantage of the technology all the presented circuits can operate at very low supply voltages (0.6 V), which is crucial for low-power printed electronics applications.
This article presents the development, parameterization, and experimental validation of a pseudo-three-dimensional (P3D) multiphysics model of a 350 mAh high-power lithium-ion pouch cell with graphite anode and lithium cobalt oxide/lithium nickel cobalt aluminum oxide (LCO/NCA) blend cathode. The model describes transport processes on three different scales: Heat transport on the macroscopic scale (cell), mass and charge transport on the mesoscopic scale (electrode pair), and mass transport on the microscopic scale (active material particles). A generalized description of electrochemistry in blend electrodes is developed, using the open-source software Cantera for calculating species source terms. Very good agreement of model predictions with galvanostatic charge/discharge measurements, electrochemical impedance spectroscopy, and surface temperature measurements is observed over a wide range of operating conditions (0.05C to 10C charge and discharge, 5°C to 35°C). The behavior of internal states (concentrations, potentials, temperatures) is discussed. The blend materials show a complex behavior with both intra-particle and inter-particle non-equilibria during cycling.
Current training methods for deep neural networks boil down to very high dimensional and non-convex optimization problems which are usually solved by a wide range of stochastic gradient descent methods. While these approaches tend to work in practice, there are still many gaps in the theoretical understanding of key aspects like convergence and generalization guarantees, which are induced by the properties of the optimization surface (loss landscape). In order to gain deeper insights, a number of recent publications proposed methods to visualize and analyze the otimization surfaces. However, the computational cost of these methods are very high, making it hardly possible to use them on larger networks. In this paper, we present the GradVis Toolbox, an open source library for efficient and scalable visualization and analysis of deep neural network loss landscapes in Tesorflow and PyTorch. Introducing more efficient mathematical formulations and a novel parallelization scheme, GradVis allows to plot 2d and 3d projections of optimization surfaces and trajectories, as well as high resolution second order gradient information for large networks.
We present our twenty years of experience in the live broadcasting of astronomical events, with the main focus on total lunar eclipses. Our efforts were motivated by the great impact and high number of viewers of these events. Visitors from over a hundred countries watched our live broadcasts. Our viewer record was set on July 27, 2018, with the live transmission of the total lunar eclipse from the Feldberg, the highest mountain in the Black Forest, attracting nearly half a million viewers in five hours.
An especially challenging activity was the live observing of the Mercury transit on 9 May 2016, which we presented as ‘live astronomy’ with hands-on telescope. The main goal of this event was to awake our students enthusiasm for optics and astronomy.
Furthermore, we report on our experiences with the photography of optical phenomena such as polar lights and green flash.
After the successful International Year of Light 2015, the idea of sustainability became increasingly imminent. After a preparatory year on 16 May 2018, the International Day of Light was launched for the first time. This event was
celebrated with a public celebration in Paris at the UNESCO headquarters.
In this paper we will present our projects dedicated to the International Day of Light in Paris. Together with a group of students from our university, we had the special opportunity to be integrated in the program of the opening ceremony at UNESCO in Paris.
With our interdisciplinary projects we have tried to build a bridge between optics, photonics, art and media installations.
Art and Photonics
(2019)
In this paper we report on our continuous efforts to apply optics and photonics in art. This results in interdisciplinary projects which sometimes lead to concrete art installations.
We presented some of these projects at the UNESCO headquarters in Paris, at the opening ceremony of the International Year of Light and the inaugural ceremony of the International Day of Light.
Some newer projects, such as “A Maze: Ingenious Pipes” and “The Power of Your Eyes,” are also presented in this paper.
Walking interfaces offer advantages in navigation of VE systems over other types of locomotion. However, VR helmets have the disadvantage that users cannot see their immediate surroundings. Our publication describes the prototypical implementation of a virtual environment (VE) system, capable of detecting possible obstacles using an RGB-D sensor. In order to warn users of potential collisions with real objects while they are moving throughout the VE tracking area, we designed 4 different visual warning metaphors: Placeholder, Rubber Band, Color Indicator and Arrow. A small pilot study was carried out in which the participants had to solve a simple task and avoid any arbitrarily placed physical obstacles when crossing the virtual scene. Our results show that the Placeholder metaphor (in this case: trees), compared to the other variants, seems to be best suited for the correct estimation of the position of obstacles and in terms of the ability to evade them.
As part of the design education at Offenburg University, the teaching in technical documentation is continuously optimised. In this study, numerous mechanical engineering students, ages 19 to 29, are observed using the eye tracking technology and a video camera while performing various design exercises. The aim of the study is to enhance the students’ ability to read, understand and analyse complex engineering drawings. In one experiment, the students are asked to perform the “cube perspective test” after Stumpf and Fay to assess their ability for mental rotation as part of spatial visualization ability. Furthermore, the students are asked to prepare and give micro presentations on a topic related to their studies. Students have a maximum of 100 s time for these presentations. Thus, they can practise presenting important information in a short amount of time, show their rhetorical skills and demonstrate their acquisition of basic knowledge. During the presentation, the eye movement of a few selected students is recorded to analyse their information acquisition. In a further test, the students’ eye movements are analysed while reading an engineering drawing that consists of multiple views. All the spatial connections have to be included based on the different component views. Including these and their acquired knowledge, the students are asked to identify the correct representation of a component view. Furthermore the subjects are describing the function of an assembly, a parallel gripper and then they are to mentally disassemble the assembly to replace a damaged cylindrical pin. Simultaneously, they are filmed using a video camera to see which terms the students use for the individual technical terms. The evaluation of the eye movements shows that the increasing digitalisation of society and the use of electronic devices in everyday life lead to fast and only selective perceptual behaviour and that students feel insecure when dealing with technical drawings. The analysis of the videos shows a mostly non-technical and inaccurate manner of expression and a poor use of technical terms. The transferability of the achieved results to other technical tasks is part of further investigations.
A Novel Approach of High Dynamic Current Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Machines
(2019)
Harmonic-afflicted effects of permanent magnet synchronous machines with high power density are hardly faced by traditional current PI controllers, due to limited controller bandwidth. As a consequence, currents and lastly torque ripples appear. In this paper, a new deadbeat current controller architecture has been presented, which is capable to encounter the effects of these harmonics. This new control algorithm, here named “Hybrid-Deadbeat-Controller”, combines the stability and the low steady-state errors offered by common PI regulators with the high dynamic offered by the deadbeat control. Therefore, a novel control algorithm is proposed, capable of either compensating the current harmonics in order to get smoother currents or to control a varying reference value to achieve a smoother torque. The information needed to calculate the optimal reference currents is based on an online parameter estimation feeding an optimization algorithm to achieve an optimal torque output and will be investigated in future research. In order to ensure the stability of the controller over the whole area of operation even under the influence of effects changing the system’s parameter, this work as well focusses on the robustness of the “hybrid” dead beat controller.
Dissertation D. Dongol
This paper presents the use of model predictive control (MPC) based
approach for peak shaving application of a battery in a Photovoltaic (PV) battery
system connected to a rural low voltage gird. The goals of the MPC are to shave
the peaks in the PV feed-in and the grid power consumption and at the same
time maximize the use of the battery. The benefit to the prosumer is from the
maximum use of the self-produced electricity. The benefit to the grid is from the
reduced peaks in the PV feed-in and the grid power consumption. This would
allow an increase in the PV hosting and the load hosting capacity of the grid.
The paper presents the mathematical formulation of the optimal control problem
along with the cost benefit analysis. The MPC implementation scheme in the
laboratory and experiment results have also been presented. The results show
that the MPC is able to track the deviation in the weather forecast and operate
the battery by solving the optimal control problem to handle this deviation.
Die Digitalisierung zeigt Auswirkungen auch auf die moderne Konzeption von Städten. Unter der Bezeichnung Smart City entwickeln die Verantwortlichen zusammen mit den Stadtplanern und Experten Plattformen, die nicht nur die internen Verwaltungsabläufe, sondern auch die Beziehung zu und das Miteinander zwischen den Stakeholdern einer Stadt verbessern sollen. Dabei entstehen integrative Konzepte, die die City-Governance, Organisation und Technologie bündeln und auf eine einheitliche Zielerreichung hin ausrichten. Im Anschluss an die generische Entwicklung einer Smart City behandelt der Beitrag die spanische Stadt Barcelona als Beispiel für eine entsprechende Umsetzung. Am Ende werden die Chancen und Risiken dieses Konzeptes zusammenfassend gewürdigt.
Zusammenfassung und Fazit
(2019)
Smart Cities und Big Data
(2019)
Unternehmerische Resilienz
(2019)
Sharing Economy
(2019)