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- Fakultät Medien und Informationswesen (M+I) (bis 21.04.2021) (96)
- Fakultät Elektrotechnik, Medizintechnik und Informatik (EMI) (ab 04/2019) (73)
- Fakultät Maschinenbau und Verfahrenstechnik (M+V) (43)
- Fakultät Wirtschaft (W) (39)
- INES - Institut für nachhaltige Energiesysteme (13)
- ivESK - Institut für verlässliche Embedded Systems und Kommunikationselektronik (12)
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- Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik (E+I) (bis 03/2019) (7)
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- IMLA - Institute for Machine Learning and Analytics (6)
Open Access
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The ability to change aerodynamic parameters of airfoils during flying can potentially save energy as well as reducing the noise made by the unmanned aerial vehicles (UAV) because of sharp edges of the airfoil and its rudders. In this paper, an approach for the design of an adaptive wing using a multi-material 3D printer is shown. In multi-material 3D printing, up to six different materials can be combined in one component. Thus, the user can determine the mixture and the spatial arrangement of this “digital material” in advance in the pre-processing software. First, the theoretical benefits of adaptive wings are shown, and already existing adaptive wings and concepts are explicated within a literature review. Then the additive manufacturing process using photopolymer jetting and its capabilities to print multiple materials in one part are demonstrated. Within the scope of a case study, an adaptive wing is developed and the necessary steps for the product development and their implementation in CAD are presented. This contribution covers the requirements for different components and sections of an adaptive wing designed for additive manufacturing using multiple materials as well as the single steps of development with its different approaches until the final design of the adaptive wing. The developed wing section is simulated, and qualitative tests in a wind tunnel are carried out with the wing segment. Finally, the additively manufactured wing segment is evaluated under technical and economic aspects.
Development of Fully Printed Oxide Field-Effect Transistors using Graphene Passive Structures
(2019)
During the past decade to the present time, the topic of printed electronics has gained a lot of attention for their potential use in a number of practical applications, including biosensors, photovoltaic devices, RFIDs, flexible displays, large-area circuits, and so on. To fully realize printed electronic components and devices, effective techniques for the printing of passive structures and electrically and chemically compatible materials in the printed devices need to be developed first. The opportunity of using electrically conducting graphene inks will enable the integration of passive structures into active devices, as for example, printed electrolyte-gated transistors (EGTs). Accordingly, in this study, we present the parametric results obtained on fully printed electrolyte-gated transistors having graphene as the passive electrodes, an inorganic oxide semiconductor as the active channel, and a composite solid polymer electrolyte (CSPE) as the gate insulating material. This configuration offers high chemical and electrical stability while at the same time allowing EGT operation at low potentials, implying the distinct advantage of operation at low input voltages. The printed in-plane EGTs we developed exhibit excellent performance with device mobility up to 16 cm2 V–1 s–1, an ION/IOFF ratio of 105, and a subthreshold slope of 120 mV dec–1.
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.
Die Wörz´sche Heuristik
(2019)
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.
Das vorliegende Buch richtet sich vorwiegend an Webentwickler und Webinteressierte. Zunächst wird ein Überblick über Digital Storytelling, seine Geschichte und die verschiedenen heutigen Ausprägungen gegeben. Dabei liegt der Fokus auf Digital Storytelling im Web auf Basis von Animation.
Besonders die Idee der scroll-activated animation als zeitgemäßes Konzept für das Storytelling wird in diesem Buch in den Mittelpunkt gestellt.
Als technische Möglichkeiten zur Umsetzung von Webanimationen werden CSS3, SVG und HTML5-Canvas vorgestellt und diese in der Folge detailliert beschrieben.
Im Rahmen eines umfangreich dokumentierten Demoprojekts wird intensiv auf die Konzeption einer scroll-actived animation basierten Website und deren technische Umsetzung mittels HTML5, CSS3, JavaScript/jQuery und ScrollMagic sowie die damit verbundenen Herausforderungen eingegangen. Dies erlaubt dem Leser das detaillierte Nachvollziehen der Erstellung und die davon abgeleitete Entwicklung eigener Projekte.
Der Inhalt des Buches
- Definition, Entwicklung und psychologische Wirkungsweisen
- Medienformen
- Digital Storytelling
- Animationen im Web
- Technische Umsetzung
Die Zielgruppen des Buches
- Konzepter
- Webentwickler
- Mediengestalter
- Studenten, Azubis
- Webinteressierte
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?
Die öffentliche Diskussion über den Einsatz digitaler Medien in Schule und Unterricht verkennt die zugrundeliegenden Interessen. Seit über 30 Jahren wird jede neue Generation von Digitaltechnik in die Schulen gedrückt. 1984 waren es Personal Computer (PC), in den 1990er Jahren Laptops, aktuell sind es WLAN, Tablets und Smartphones. Die Argumente sind identisch: Angeblich sorgen die Geräte für moderneren, innovativeren Unterricht, höhere Motivation der Schüler/innen, bessere Lernergebnisse. Wissenschaftlich valide Studien belegen das Gegenteil. Der pädagogische Nutzen war und ist bis heute negativ. PISA-Koordinator Andreas Schleicher: „Wir müssen es als Realität betrachten, dass Technologie in unseren Schulen mehr schadet als nützt.“ (Schleicher, 2016) Der Aktionsrat Bildung bestätigt in einer Studie für die Vereinigung der Bayerischer Wirtschaft (vbw) „statistisch signifikant niedrigere Kompetenzen in den Domänen Mathematik und Naturwissenschaften“, wenn Grundschülerinnen und Grundschüler im Unterricht mindestens einmal wöchentlich Computer einsetzen im Vergleich zu Grundschulkindern, die seltener als einmal pro Woche Computer im Unterricht nutzten - und fordert trotzdem, die Schulen müssten schneller digitalisiert werden.
Es geht offensichtlich um Anderes. Es sind wirtschaftliche Interessen der IT-Wirtschaft und der Global Education Industries (GEI), die die Bildungsmärkte nach angelsächsischem Vorbild privatisieren und kommerzialisieren wollen. Es sind zugleich die Geschäftsmodelle der Daten-Ökonomie, die alle Lebensbereiche verdaten und Menschen per Algorithmus und kybernetischen Modellen steuern wollen – wie in den 1950er Jahren (Behaviorismus, programmiertes Lernen). Die Digitalisierung ist „nur“ die technische Infrastruktur zur Datenerhebung, die empirische Bildungsforschung das Instrumentarium zur Quantifizierung auch des Sozialen (Mau, 2018). Nach Arbeitsmarkt und Kommunikation stehen derzeit Bildung und Gesundheit auf der Agenda der Digitalisten. Das Problem: Werden soziale Systeme nach der binären Logik der IT umgebaut, verlieren sie alles Soziale. Daher ist die vordringliche Aufgabe der Pädagogik, die derzeit dominierenden Denkstrukturen von BWL und IT, Empirie, Kennzahlenfixierung und behavioristischen Lerntheorien als dysfunktionalen und a-sozialen Irrweg zu kennzeichnen und stattdessen Schule und Unterricht wieder vom Menschen und seinen Lernprozessen her zu denken.
Die Digitalisierung aller Lebensbereiche ist kein Technik-, sondern ein Systemwechsel. Alles, was wir im Netz tun, wird verdatet; idealiter prenatal bis postmortal. Dieser Datenpool wird mit immer ausgefeilteren Algorithmen des Big Data Mining analysiert und mit Methoden der Empirie, Statistik und Mustererkennung ausgewertet. Der Mensch wird zum Datensatz. Je früher Menschen psychometrisch vermessen werden können, desto exaktere Persönlichkeits-, Lern- und Leistungsprofile entstehen – und umso leichter ist die Einflussnahme. Das ist der Grund für die Forderung nach Digitaltechnik in KiTas und Grundschulen. Menschen werden daran gewöhnt zu tun, was Maschinen ihnen sagen. Das ist Gegenaufklärung aus dem Silicon Valley per App und Web. Wie Alternativen aussehen können, zeigt dieser Beitrag.
Direct Digital Manufacturing of Architectural Models using Binder Jetting and Polyjet Modeling
(2019)
Today, architectural models are an important tool for illustrating drawn-on plansor computer-generated virtual models and making them understandable. Inaddition to the conventional methods for the manufacturing of physical models, awide range of processes for Direct Digital Manufacturing (DDM) has spreadrapidly in recent years. In order to facilitate the application of these new methodsfor architects, this contribution examines which technical and economic resultsare possible using 3D printed architectural models. Within a case study, it will beshown on the basis of a multi-storey detached house, which kind of datapreparation is necessary. The DDM of architectural models will be demonstratedusing two widespread techniques and the resulting costs will be compared.
Economic growth and ecological problems motivate industries to apply eco-friendly technologies and equipment. However, environmental impact, followed by energy and material consumption still remain the main negative implications of the technological progress in process engineering. Based on extensive patent analysis, this paper assigns more than 250 identified eco-innovation problems and requirements to 14 general eco-categories with energy consumption and losses, air pollution, and acidification as top issues. It defines primary eco-engineering contradictions, in case eco-problems appear as negative side effects of the new technologies, and secondary eco-engineering contradictions, if eco-friendly solutions have new environmental drawbacks. The study conceptualizes a correlation matrix between the eco-requirements for prediction of typical eco-contradictions on example of processes involving solids handling. Finally, it summarizes major eco-innovation approaches including Process Intensification in process engineering, and chronologically reviews 66 papers on eco-innovation adapting TRIZ methodology. Based on analysis of 100 eco-patents, 58 process intensification technologies, and literature, the study identifies 20 universal TRIZ inventive principles and sub-principles that have a higher value for environmental innovation.
Process engineering industries are now facing growing economic pressure and societies' demands to improve their production technologies and equipment, making them more efficient and environmentally friendly. However unexpected additional technical and ecological drawbacks may appear as negative side effects of the new environmentally-friendly technologies. Thus, in their efforts to intensify upstream and downstream processes, industrial companies require a systematic aid to avoid compromising of ecological impact. The paper conceptualises a comprehensive approach for eco-innovation and eco- design in process engineering. The approach combines the advantages of Process Intensification as Knowledge-Based Engineering (KBE), inventive tools of Knowledge-Based Innovation (KBI), and main principles and best-practices of Eco-Design and Sustainable Manufacturing. It includes a correlation matrix for identification of eco-engineering contradictions and a process mapping technique for problem definition, database of Process Intensification methods and equipment, as well as a set of strongest inventive operators for eco-ideation.
As engineering graduates and specialists frequently lack the advanced skills and knowledge required to run eco-innovation systematically, the paper proposes a new teaching method and appropriate learning materials in the field of eco-innovation and evaluates the learning experience and outcomes. This programme is aimed at strengthening student’s skills and motivation to identify and creatively overcome secondary eco-contradictions in case if additional environmental problems appears as negative side effects of eco-friendly solutions.
Based on a literature analysis and own investigations, authors propose to introduce a manageable number of eco-innovation tools into a standard one-semester design course in process engineering with particular focus on the identification of eco-problems in existing technologies, selection of the appropriate new process intensification technologies (knowledge-based engineering), and systematic ideation and problem solving (knowledge-based innovation and invention).
The proposed educational approach equips students with the advanced knowledge, skills and competences in the field of eco-innovation. Analysis of the student’s work allows one to recommend simple-to-use tools for a fast application in process engineering, such as process mapping, database of eco-friendly process intensification technologies, and up to 20 strongest inventive operators for solving of environmental problems. For the majority of students in the survey, even the small workload has strengthened their self-confidence and skills in eco-innovation
Eine etwas andere Einleitung
(2019)
Die Eigenschaften von Fluiden sind zur Beschreibung von Strömungsvorgängen mit den Erhaltungssätzen für Masse, Impuls und Energie notwendig. Für inkompressible Fluide wird die Grenze der Dichteänderung in Abhängigkeit der Machzahl angegeben. Die Rheologie behandelt die Fließeigenschaften der Fluide bei Deformationen in Strömungen. Die Viskosität tritt beim newtonschen Schubspannungsansatz auf. Das Verhalten von Druck und Dichte in der Hydro- und Aerostatik wird beschrieben.
Einleitung
(2019)
Background: Pulmonary vein isolation (PVI) using cryoballoon catheters are a recognized method for the treatment of atrial fibrillation (AF). This method offers shorter treatment duration in contrast to the classical therapy with high-frequency (HF) ablation.
Purpose: The aim of this study was to integrate different cryoballoon catheters and a HF catheter into a heart rhythm model and to compare them by means of static and dynamic electromagnetic and thermal simulation in use under AF.
Methods: The cryoballoon catheters from Medtronic and the HF ablation catheter from Osypka were modelled virtually with the aid of manufacturer specifications and the CST (Computer Simulation Technology, Darmstadt) simulation program. The cryoballoon catheter was located in the lower left pulmonary vein of the virtual heart rhythm model for the realization of pulmonary vein isolation (PVI) by cryoenergy. The simulated temperature at the balloon surface was -50°C during the simulation.
Results: During a simulated 20 second application of a cryoballoon catheter at -50°C, a temperature of -24°C was measured at a depth of 0.5 mm in the myocardium. At a depth of 1 mm the temperature was -3°C, at 2 mm depth 18°C and at 3 mm depth 29°C. Under the 15 second application of a RF catheter with a 8 mm electrode and a power of 5 W at 420 kHz, the temperature at the tip of the electrode was 110°C. At a depth of 0.5 mm in the myocardium, the temperature was 75°C, at a depth of 1 mm 58°C, at 2 mm depth 45°C and at 3 mm depth 38°C.
Conclusions: The simulation of temperature profiles during the virtual application of several catheter models in the heart rhythm model allows the static and dynamic simulation of PVI by cryoballoon ablation and RF ablation. The three-dimensional simulation can be used to improve ablation applications by creating a model in personalized cardiac rhythm therapy from MRI or CT data of a heart and finding a favourable position for ablation of AF.
Background: The application of high-frequency ablation is used for the treatment of tachycardia arrhythmias and is a respected method. Ablation with high frequency current leads to the targeted heat destruction of myocardial tissue at specific sites and thus prevents the pathological propagation of excitation through these structures.
Purpose: The aim of this study was to simulate heat propagation during RF ablation with modeled electrodes in different sizes and materials. The simulation was performed on atrioventricular node re-entry tachycardia (AVNRT), atrioventricular re-entry tachycardia (AVRT) and atrial flutter (AFL).
Methods: Using the modeling and simulation software CST, ablation catheters with 4 mm and 8 mm tip electrodes were modeled from gold and platinum for each. The designed catheters correspond to the manufacturer"s specifications of Medtronic, Biotronik and Osypka. The catheters were integrated into the Offenburg heart rhythm model to simulate and compare the heat propagation during an ablation application, which also takes into account the blood flow in the four heart chambers. A power of 5 W - 40 W was simulated for the 4 mm electrodes and a power of 50 W - 80 W for the 8 mm electrodes.
Results: During the simulated HF ablation application, the temperature at the ablation electrode was measured at different powers. This is 40.67°C at 5 W, 44.34°C at 10 W, 51.76°C at 20 W, 59.0°C at 30 W, and 66.33°C at 40 W. The measured temperature during 40 W application is 39.5°C at 0,5 mm depth in the myocardium and 37.5°C at 2 mm depth.
In the simulation, the 8 mm platinum electrode reached an ablation temperature of 72.85°C at its tip during an applied power of 60 W. In contrast, the 8 mm platinum electrode reached a depth of 5 mm at 39.5 C° and at a depth of 2 mm at 37.5 °C. In contrast, the 8 mm gold electrode reached a temperature of 64.66°C with the same performance. This is due to the thermal properties of gold, which has a better thermal conductivity than platinum.
Conclusions: CST offers the possibility to carry out a static and dynamic simulation of a heart model and the ablation electrodes integrated in it during an HF ablation. In variation with different electrode sizes and materials, therapy methods for the treatment of AVNRT, AVRT and AFL can be optimized
Kommentar zum Artikel "Arthur Willis Goodspeed" von Otto Glasser, veröffentlicht in Science Vol. 98, Issue 2540, Seite 219 (doi.org/10.1126/science.98.2536.125).
Im Zentrum des Gesamtprojektes stand die nutzerzentrierte Entwicklung einer praxisorientierten Lern- und Anleitungsumgebung, in der kontextbezogene Informationen direkt in den Arbeitsbereich projiziert werden – das Lernen also sowohl am Arbeitsplatz als auch situiert erfolgen kann. Durch die Projektion in Verbindung mit Interaktivität werden Lerninhalte im wahrsten Sinne des Wortes „begreifbar“. So wurde ein kontextbewusstes System geschaffen, das Lernende interaktiv wie ein Coach begleitet und motiviert.
Smart Home-/Smart-Building-Anwendungen sind ein stetig wachsender Markt. Smart Gardening ist ein Beispiel dafür, Nutzern mehr Komfort und eine bessere Lebensqualität zu Hause oder in Bürogebäuden zu ermöglichen. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Entwicklung eines Indoor-Smart-Gardening-Systems mit dem Fokus auf energieautarkes Arbeiten vorgestellt. Herzstück des Systems ist ein 3D-gedruckter Blumentopf für einzelne Pflanzen mit integrierter Elektronik zum Monitoring der wichtigsten Pflanzenparameter und einem integrierten Wasserreservoir mit Tauchpumpe für das automatisierte Bewässern der Pflanze. Energy Harvesting per Solarzellen ermöglicht ein energieautarkes Arbeiten des Blumentopfes. Eine selbstentwickelte Low-Power-Funkschnittstelle im Blumentopf und ein externes Gateway ermöglichen die drahtlose Vernetzung mehrerer Pflanzen. Das Gateway dient zur Auswertung der Pflanzenparameter, der Ansteuerung der im Netzwerk vorhandenen Blumentöpfe und als Benutzerinterface.
Energietechnik
(2019)
Kurz und prägant werden die Energieumwandlungsprozesse dargestellt. Die Schwerpunkte reichen von der kompletten Beschreibung der nachhaltigen, erneuerbaren Energietechniken, über Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke sowie Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen bis hin zur Energieverteilung und zum Kyoto-Protokoll. Zu allen Kapiteln gibt es Aufgaben mit vollständigen Lösungen im Anhang. In der aktuellen Auflage sind die Grundlagen der Energiewandlung deutlich um verfügbare Energiequellen, Energieträger und den globalen Energiebedarf erweitert. Das Kapitel 19 wurde von seinem neuen Autor grundlegend neu gefasst und heißt nun „Marktliberalisierung und Energiewende“. Alle Kapitel wurden aktualisiert und die Inhalte didaktisch noch verständlicher dargestellt.
Smart Home or Smart Building applications are a growing market. An increasing challenge is to design energy efficient Smart Home applications to achieve sustainable and green homes. Using the example of the development of an Indoor Smart Gardening system with wireless monitoring and automated watering this paper is discussing in particular the design issue of energy autonomous working sensors and actuators for home automation. Most important part of the presented Smart Gardening system is a 3D printed smart flower pot for single plants. The smart flower pot has integrated a water reservoir for automated plant irrigation and an electronic for monitoring important plant parameters and the water level of the water reservoir. Energy harvesting with solar cells enables energy autonomous working of the flower pot. A low-power wireless interface also integrated in the flowerpot and an external gateway based on a Raspberry Pi 3 enables wireless networking of multiple of those flower pots. The gateway is used for evaluating the plant parameters and as a user interface. Particularly the architecture of the energy autonomous wireless flower pot will be considered, because fully energy autonomous sensors and actuators for home automation could not be implemented without special concepts for the energy supply and the overall electronic.
Spinal cord stimulation (SCS) is the most commonly used technique of neurostimulation. It involves the stimulation of the spinal cord and is therefore used to treat chronic pain. The existing esophageal catheters are used for temperature monitoring during an electrophysiology study with ablation and transesophageal echocardiography. The aim of the study was to model the spine and new esophageal electrodes for the transesophageal electrical pacing of the spinal cord, and to integrate them in the Offenburg heart rhythm model for the static and dynamic simulation of transesophageal neurostimulation. The modeling and simulation were both performed with the electromagnetic and thermal simulation software CST (Computer Simulation Technology, Darmstadt). Two new esophageal catheters were modelled as well as a thoracic spine based on the dimensions of a human skeleton. The simulation of directed transesophageal neurostimulation is performed using the esophageal balloon catheter with an electric pacing potential of 5 V and a trapezoidal signal. A potential of 4.33 V can be measured directly at the electrode, 3.71 V in the myocardium at a depth of 2 mm, 2.68 V in the thoracic vertebra at a depth of 10 mm, 2.1 V in the thoracic vertebra at a depth of 50 mm and 2.09 V in the spinal cord at a depth of 70 mm. The relation between the voltage delivered to the electrodes and the voltage applied to the spinal cord is linear. Virtual heart rhythm and catheter models as well as the simulation of electrical pacing fields and electrical sensing fields allow the static and dynamic simulation of directed transesophageal electrical pacing of the spinal cord. The 3D simulation of the electrical sensing and pacing fields may be used to optimize transesophageal neurostimulation.
Spinal cord stimulation (SCS) is the most commonly used technique of neurostimulation. It involves the stimulation of the spinal cord and is therefore used to treat chronic pain. The existing esophageal catheters are used for temperature monitoring during an electrophysiology study with ablation and transesophageal echocardiography. The aim of the study was to model the spine and new esophageal electrodes for the transesophageal electrical pacing of the spinal cord, and to integrate them in the Offenburg heart rhythm model for the static and dynamic simulation of transesophageal neurostimulation. The modeling and simulation were both performed with the electromagnetic and thermal simulation software CST (Computer Simulation Technology, Darmstadt). Two new esophageal catheters were modelled as well as a thoracic spine based on the dimensions of a human skeleton. The simulation of directed transesophageal neurostimulation is performed using the esophageal balloon catheter with an electric pacing potential of 5 V and a trapezoidal signal. A potential of 4.33 V can be measured directly at the electrode, 3.71 V in the myocardium at a depth of 2 mm, 2.68 V in the thoracic vertebra at a depth of 10 mm, 2.1 V in the thoracic vertebra at a depth of 50 mm and 2.09 V in the spinal cord at a depth of 70 mm. The relation between the voltage delivered to the electrodes and the voltage applied to the spinal cord is linear. Virtual heart rhythm and catheter models as well as the simulation of electrical pacing fields and electrical sensing fields allow the static and dynamic simulation of directed transesophageal electrical pacing of the spinal cord. The 3D simulation of the electrical sensing and pacing fields may be used to optimize transesophageal neurostimulation.
Wireless sensor networks have found their way into a wide range of applications, among which environmental monitoring systems have attracted increasing interests of researchers. Main challenges for these applications are scalability of the network size and energy efficiency of the spatially distributed nodes. Nodes are mostly battery-powered and spend most of their energy budget on the radio transceiver module. In normal operation modes most energy is spent waiting for incoming frames. A so-called Wake-On-Radio (WOR) technology helps to optimize trade-offs between energy consumption, communication range, complexity of the implementation and response time. We already proposed a new protocol called SmartMAC that makes use of such WOR technology. Furthermore, it gives the possibility to balance the energy consumption between sender and receiver nodes depending on the use case. Based on several calculations and simulations, it was predicted that the SmartMAC protocol was significantly more efficient than other schemes being proposed in recent publications, while preserving a certain backward compatibility with standard IEEE802.15.4 transceivers. To verify this prediction, we implemented the SmartMAC protocol for a given hardware platform. This paper compares the realtime performance of the SmartMAC protocol against simulation results, and proves the measured values are very close to the estimated values. Thus we believe that the proposed MAC algorithms outperforms all other Wake-on-Radio MACs.
Finding clusters in high dimensional data is a challenging research problem. Subspace clustering algorithms aim to find clusters in all possible subspaces of the dataset, where a subspace is a subset of dimensions of the data. But the exponential increase in the number of subspaces with the dimensionality of data renders most of the algorithms inefficient as well as ineffective. Moreover, these algorithms have ingrained data dependency in the clustering process, which means that parallelization becomes difficult and inefficient. SUBSCALE is a recent subspace clustering algorithm which is scalable with the dimensions and contains independent processing steps which can be exploited through parallelism. In this paper, we aim to leverage the computational power of widely available multi-core processors to improve the runtime performance of the SUBSCALE algorithm. The experimental evaluation shows linear speedup. Moreover, we develop an approach using graphics processing units (GPUs) for fine-grained data parallelism to accelerate the computation further. First tests of the GPU implementation show very promising results.
Formal Description of Use Cases for Industry 4.0 Maintenance Processes Using Blockchain Technology
(2019)
Maintenance processes in Industry 4.0 applications try to achieve a high degree of quality to reduce the downtime of machinery. The monitoring of executed maintenance activities is challenging as in complex production setups, multiple stakeholders are involved. So, full transparency of the different activities and of the state of the machine can only be supported, if these stakeholders trust each other. Therefore, distributed ledger technologies, like Blockchain, can be promising candidates for supporting such applications. The goal of this paper is a formal description of business and technical interactions between non-trustful stakeholders in the context of Industry 4.0 maintenance processes using distributed ledger technologies. It also covers the integration of smart contracts for automated triggering of activities.
Leitsätze des Verfassers:
1. Art. 85 DSGVO erlaubt wie die Vorgängerregelung in Art. 9 RL 95/46/EG nationale Gesetze mit Abweichungen von der DSGVO zu Gunsten der Verarbeitung zu journalistischen Zwecken. Er enthält damit eine Öffnungsklausel, die nicht nur neue Gesetze erlaubt, sondern auch bestehende Regelungen – soweit sie sich einfügen – erfassen kann.
2. Die umfangreichen Abwägungsmöglichkeiten im Rahmen des KUG erlauben eine Berücksichtigung auch der unionsrechtlichen Grundrechtspositionen.
Anmerkung zu OLG Köln, Beschluss vom 18.06.2018 – 15 W 27/18 (rechtskräftig; LG Köln). DSGVO Art. 85; RL 95/46/EG Art. 9; BGB §§ 823, 1004; KUG §§ 22, 23
This book, now in its second, completely revised and updated edition, offers a critical approach to the challenging interpretation of the latest research data obtained using functional neuroimaging in whiplash injury. Such a comprehensive guide to recent and current international research in the field is more necessary than ever, given that the confusion regarding the condition and the medicolegal discussions surrounding it have increased further despite the publication of much literature on the subject. In recent decades especially the functional imaging methods – such as single-photon emission tomography, positron emission tomography, functional MRI, and hybrid techniques – have demonstrated a variety of significant brain alterations. Functional Neuroimaging in Whiplash Injury - New Approaches covers all aspects, including the imaging tools themselves, the various methods of image analysis, different atlas systems, and diagnostic and clinical aspects. The book will help physicians, patients and their relatives and friends, and others to understand this condition as a disease.
Fusion 360 – kurz und bündig
(2019)
Dieses Lehrbuch ermöglicht dem Anfänger in der 3D-Modellierung einen schnellen Einstieg in die Arbeit mit dem cloudbasierten CAD-System Autodesk® Fusion 360™. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den grundlegenden Funktionen zur Modellierung von Einzelteilen und Produkten, sowie in der Erstellung von einfachen technischen Zeichnungen. Dabei werden bei jedem Schritt die besonderen Anforderungen an eine 3D-Druck-gerechte Gestaltung erläutert und umgesetzt. Somit ist das Ergebnis dieser "Schritt für Schritt"-Anleitung die vollständige Modellierung eines Miniatur-Automobils, das am 3D-Drucker in ein reales Modell umgesetzt werden kann. Das didaktische Konzept ist so ausgelegt, dass alle Schritte für ein Selbststudium geeignet sind.
New employees are supposed to quickly understand their tasks, internal processes and familiarize with colleagues. This process is called “onboarding” and is still mainly realized by organizational methods from human resource management, such as introductory events or special employee sessions. Software tools and especially mobile applications are an innovative means to support provide onboarding processes in a modern, even remote, way. In this paper we analyze how the use of gamification can enhance onboarding processes. Firstly, we describe a mobile onboarding application specifically developed for the young, technically literate generations Y and Z, who are just about to start their career. Secondly, we report on a study with 98 students and young employees. We found that participants enjoyed the gamified application. They especially appreciated the feature “Team Bingo” which facilitates social integration and teambuilding. Based on the OCEAN personality model (“Big Five”), the personality traits agreeableness and openness revealed significant correlations with a preference for the gamified onboarding application.
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?
Das Verbundprojekt GEO.Cool von Partnern im Landesforschungszentrum Geothermie (LFZG) hat zum Ziel, Möglichkeiten sowie Grenzen der Kühlung mit oberflächennaher Geothermie in interdisziplinärer Arbeit zu erheben und daraus Impulse für Innovationen in diesem Bereich zu gewinnen.
Das Vorhaben ist in die folgenden sechs Arbeitspakete (AP) gegliedert:
AP 1: Bedarfe und Systemaspekte
AP 2: Systemtechnik und Planung von Anlagen zur Kühlung mit oberflächennaher Ge-othermie
AP 3: Analyse von Best-Practice-Beispielen
AP 4: Thermisches und hydrogeologisches Verhalten des Untergrunds
AP 5: Genehmigungspraxis und Grenzwerte
AP 6: Synopse, Innovationspotenzial und Transfer.
Das Projekt hat eine Laufzeit vom 23.01.2017 bis zum 30.09.2019 (Förderzeitraum für alle Arbeitspakete und Projektpartner).
Im Beitrag werden nach einer kurzen Einführung zu hochfesten Stählen und dem Schweißen von hochfesten Stählen die gültigen und zukünftigen Bemessungsregeln von Schweißverbindungen mit hochfesten Stählen behandelt und an Beispielen erläutert. Es werden die für den Schweißprozess wichtigen Material‐ und Gefügeeingeschaften und Herstellungsverfahren von höherfesten Stählen beschrieben und die sich daraus einstellenden Anforderungen während des Schweißvorgangs dargelegt. Anhand von Beispielen werden die derzeit gültigen Bemessungsregeln für Schweißverbindungen mit höherfesten Stählen erläutert und ein neues durch Versuche abgesichertes Bemessungsmodell für Kehlnähte vorgestellt, das es erlaubt, gezielt den wichtigen Einfluss des Schweißzusatzwerkstoffs zu erfassen. Abschließend werden die aus numerischen Schweißsimulationen gewonnenen Erkentnisse hinsichtlich Temperatur, Gefüge, Eigenspannungszustand und auch Tragverhalten einer Schweißnaht beschrieben und durch Beispiele veranschaulicht.
Gesellschaftliche, wirtschaftliche und technologische Umbrüche stellen das klassische Governance-Verständnis heute auf den Prüfstand. Sowohl organisationsintern als auch in den Beziehungen zu den Stakeholdern und der Umwelt zeigt sich immer mehr, dass Unternehmenssteuerung nur noch begrenzt möglich ist.
Wie der Spagat gelingt, im Unternehmen für ein stabilisierendes Mindestmaß an Orientierung zu sorgen, aber auch unter hoher Marktdynamik flexibel zu bleiben, beleuchtet Sybille Schwarz aus verschiedenen Blickwinkeln. Diese verknüpft sie zu einer multiperspektivischen Governance-Betrachtung.
• Die managementorientierte Perspektive: zu normativen, strategischen und unternehmenskulturellen Gestaltungsmöglichkeiten
• Die ökonomische Perspektive: zu Verhaltensmustern unter komplexen Markt- und Wettbewerbsbedingungen
• Die gesellschaftliche Perspektive: zu Veränderungen durch die Digitalisierung oder Fragen der Nachhaltigkeit
Eine Einladung zum Perspektivwechsel für Aufsichtsräte und Entscheidungsträger, um Chancen und Risiken eingesetzter Governance-Strukturen organisationsgerecht zu beurteilen.
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.
The paper describes a systematic approach for a precise short-time cloud coverage prediction based on an optical system. We present a distinct pre-processing stage that uses a model based clear sky simulation to enhance the cloud segmentation in the images. The images are based on a sky imager system with fish-eye lens optic to cover a maximum area. After a calibration step, the image is rectified to enable linear prediction of cloud movement. In a subsequent step, the clear sky model is estimated on actual high dynamic range images and combined with a threshold based approach to segment clouds from sky. In the final stage, a multi hypothesis linear tracking framework estimates cloud movement, velocity and possible coverage of a given photovoltaic power station. We employ a Kalman filter framework that efficiently operates on the rectified images. The evaluation on real world data suggests high coverage prediction accuracy above 75%.
Grundlagen der Organisation
(2019)
Eine betriebswirtschaftliche Theorie der Organisationsgestaltung hat Strukturmodelle zu entwickeln, die als Grundlage für Organisationsentscheidungen des Managements geeignet sind. Es geht dabei um die Bewältigung der elementaren Anforderungen, die bei interpersoneller Arbeitsteilung zwangsläufig durch die Trennung zusammenhängender Aufgabenkomplexe und die Einbeziehung einer Mehrzahl von Personen mit jeweils individuellen Zielen entstehen. Bei der Verfolgung dieses Anliegens orientiert sich auch die Neuauflage der "Grundlagen der Organisation" unverändert am bewährten entscheidungstheoretischen Konzept der Organisationsgestaltung, das einen fundierten anwendungsbezogen Zugang zum Verständnis und zur Lösung komplexer Organisationsprobleme eröffnet.
Vor dem Hintergrund wachsender Herausforderungen wird ein professionelles Marketing für Städte und Gemeinden immer wichtiger. Zentrales Ziel dabei ist es, die Attraktivität einer Stadt für die eigene Bevölkerung, Unternehmen und Touristen zu erhöhen. Im vorliegenden Beitrag sollen zunächst einige Rahmenbedingungen des Stadtmarketing skizziert werden. Im Mittelpunkt steht die Vorstellung eines Prozesses, der eine strukturierte Planung und Durchführung des Stadtmarketing ermöglicht.
In diesem Beitrag werden grundlegende Aspekte und Methoden der Data Science erläutert. Nach dem Vorgehensmodell CRISP-DM sind in den Phasen Data Unterstanding und Data Preparation vor allem Verfahren der Datenselektion, Datenvorverarbeitung und der explorativen Datenanalyse anzuwenden. Beim Modeling, der Hauptaufgabe der Data Science, kann man überwachte und unüberwachte Methoden sowie Reinforcement Learning unterscheiden. Auf die Evaluation der Güte eines Modells anhand von Qualitätsmaßen wird anschließend eingegangen. Der Beitrag schließt mit einem Ausblick auf weitere Themen wie Cognitive Computing.
In numerical calculations, guided acoustic waves, localized in two spatial dimensions, have been shown to exist and their properties have been investigated in three different geometries, (i) a half-space consisting of two elastic media with a planar interface inclined to the common surface, (ii) a wedge made of two elastic media with a planar interface, and (iii) the free edge of an elastic layer between two quarter-spaces or two wedge-shaped pieces of a material with elastic properties and density differing from those of the intermediate layer.
For the special case of Poisson media forming systems (i) and (ii), the existence ranges of these 1D guided waves in parameter space have been determined and found to strongly depend on the inclination angle between surface and interface in case (i) and the wedge angle in case (ii). In a system of type (ii) made of two materials with strong acoustic mismatch and in systems of type (iii), leaky waves have been found with a high degree of spatial localization of the associated displacements, although the two materials constituting these structures are isotropic.
Both the fully guided and the leaky waves analyzed in this work could find applications in non-destructive evaluation of composite structures and should be accounted for in geophysical prospecting, for example.
A critical comparison is presented of the two computational approaches employed, namely a semi-analytical finite element scheme and a method based on an expansion of the displacement field in a double series of special functions.