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SyNumSeS is a Python package for numerical simulation of semiconductor devices. It uses the Scharfetter-Gummel discretization for solving the one dimensional Van Roosbroeck system which describes the free electron and hole transport by the drift-diffusion model. As boundary conditions voltages can be applied to Ohmic contacts. It is suited for the simulation of pn-diodes, MOS-diodes, LEDs (hetero junction), solar cells, and (hetero) bipolar transistors.
The class of square matrices of order n having a negative determinant and all their minors up to order n-1 nonnegative is considered. A characterization of these matrices is presented which provides an easy test based on the Cauchon algorithm for their recognition. Furthermore, the maximum allowable perturbation of the entry in position (2,2) such that the perturbed matrix remains in this class is given. Finally, it is shown that all matrices lying between two matrices of this class with respect to the checkerboard ordering are contained in this class, too.
In this paper, rectangular matrices whose minors of a given order have the same strict sign are considered and sufficient conditions for their recognition are presented. The results are extended to matrices whose minors of a given order have the same sign or are allowed to vanish. A matrix A is called oscillatory if all its minors are nonnegative and there exists a positive integer k such that A^k has all its minors positive. As a generalization, a new type of matrices, called oscillatory of a specific order, is introduced and some of their properties are investigated.
Positive systems play an important role in systems and control theory and have found applications in multiagent systems, neural networks, systems biology, and more. Positive systems map the nonnegative orthant to itself (and also the non-positive orthant to itself). In other words, they map the set of vectors with zero sign variation to itself. In this article, discrete-time linear systems that map the set of vectors with up to k-1 sign variations to itself are introduced. For the special case k = 1 these reduce to discrete-time positive linear systems. Properties of these systems are analyzed using tools from the theory of sign-regular matrices. In particular, it is shown that almost every solution of such systems converges to the set of vectors with up to k-1 sign variations. It is also shown that these systems induce a positive dynamics of k-dimensional parallelotopes.
Probabilistic Short-Term Low-Voltage Load Forecasting using Bernstein-Polynomial Normalizing Flows
(2021)
The transition to a fully renewable energy grid requires better forecasting of demand at the low-voltage level. However, high fluctuations and increasing electrification cause huge forecast errors with traditional point estimates. Probabilistic load forecasts take future uncertainties into account and thus enables various applications in low-carbon energy systems. We propose an approach for flexible conditional density forecasting of short-term load based on Bernstein-Polynomial Normalizing Flows where a neural network controls the parameters of the flow. In an empirical study with 363 smart meter customers, our density predictions compare favorably against Gaussian and Gaussian mixture densities and also outperform a non-parametric approach based on the pinball loss for 24h-ahead load forecasting for two different neural network architectures.
Der Inhalt dieser Arbeit befasst sich mit der Verwendung von regionalen Ressourcen in Form von Erde. Diese soll als Baumaterial unter Anwendung der Stampflehmbauweise für
ökologischeres Bauen dienen. Damit der Baustoff den Ansprüchen heutiger Bauaufgaben gerecht wird, wird untersucht, mit welchen nachhaltigen Methoden die Erde stabilisiert werden kann. Darüber hinaus wird nach einem zukunftsweisenden Fertigungsverfahren
für den Stampflehmbau gesucht. Die Nutzung und Kombination dieser Aspekte bezeichnen wir als Erdbau 4.0, welcher unter anderem für das Maun Sciene Park Projekt in Botswana infrage kommen könnte.
List decoding for concatenated codes based on the Plotkin construction with BCH component codes
(2021)
Reed-Muller codes are a popular code family based on the Plotkin construction. Recently, these codes have regained some interest due to their close relation to polar codes and their low-complexity decoding. We consider a similar code family, i.e., the Plotkin concatenation with binary BCH component codes. This construction is more flexible regarding the attainable code parameters. In this work, we consider a list-based decoding algorithm for the Plotkin concatenation with BCH component codes. The proposed list decoding leads to a significant coding gain with only a small increase in computational complexity. Simulation results demonstrate that the Plotkin concatenation with the proposed decoding achieves near maximum likelihood decoding performance. This coding scheme can outperform polar codes for moderate code lengths.
The encoding of antenna patterns with generalized spatial modulation as well as other index modulation techniques require w-out-of-n encoding where all binary vectors of length n have the same weight w. This constant-weight property cannot be obtained by conventional linear coding schemes. In this work, we propose a new class of constant-weight codes that result from the concatenation of convolutional codes with constant-weight block codes. These constant-weight convolutional codes are nonlinear binary trellis codes that can be decoded with the Viterbi algorithm. Some constructed constant-weight convolutional codes are optimum free distance codes. Simulation results demonstrate that the decoding performance with Viterbi decoding is close to the performance of the best-known linear codes. Similarly, simulation results for spatial modulation with a simple on-off keying show a significant coding gain with the proposed coded index modulation scheme.
In this paper, a novel measurement model based on spherical double Fourier series (DFS) for estimating the 3D shape of a target concurrently with its kinematic state is introduced. Here, the shape is represented as a star-convex radial function, decomposed as spherical DFS. In comparison to ordinary DFS, spherical DFS do not suffer from ambiguities at the poles. Details will be given in the paper. The shape representation is integrated into a Bayesian state estimator framework via a measurement equation. As range sensors only generate measurements from the target side facing the sensor, the shape representation is modified to enable application of shape symmetries during the estimation process. The model is analyzed in simulations and compared to a shape estimation procedure using spherical harmonics. Finally, shape estimation using spherical and ordinary DFS is compared to analyze the effect of the pole problem in extended object tracking (EOT) scenarios.
Summary of the 9th workshop on metallization and interconnection for crystalline silicon solar cells
(2021)
The 9th edition of the Workshop on Metallization and Interconnection for Crystalline Silicon Solar Cells was held as an online event but nevertheless reached the workshop goals of knowledge sharing and networking. The technology of screen-printed contacts of high temperature pastes continues its fast progress enabled by better understanding of the phenomena taking place during printing and firing, and progress in materials. Great improvements were also achieved in low temperature paste printing and plated metallization. In the field of interconnection, progress was reported on multiwire approaches, electrically conductive adhesives and on foil-based approaches. Common to many contributions at the workshop was the use of advanced laser processes to improve performance or throughput.
For decades now, exports and import have grown more rapidly than domestic production. This is a strong indication that, besides the rapid growth of foreign trade in final goods, trade in intermediates is becoming increasingly important. For this reason, an input-output ap-proach is more appropriate for any analysis of diversification than a traditional approach based purely on macroeconomic data.
This article analyses economic diversification in Gulf Cooperation Council (GCC) countries using data from input-output tables which are an integral part of the national accounts. We compare the performance of the GCC economies with that of a reference case, Norway, which is considered to have successfully diversified its economy despite having a large oil resource base. It also assesses these countries’ relative progress on sustainable development using a measure of the World Bank, adjusted net savings, which evaluates the true rate of savings in an economy after accounting for investments in physical and human capital, de-pletion of natural resources, and damage from environmental pollution.
The article concludes that GCC countries have, contrary to expectation, collectively per-formed relatively well on diversification, but their performance on sustainable development varies.
The main objective of this paper is to revisit Temursho’s (2020) article “On the Euro method” in a critical and constructive way. We have praised part of his work and at the same time, we have analysed some of his arguments against the Euro method and against the work published by Valderas-Jaramillo et al. (2019). Moreover, we have analysed some other relevant aspects of the SUT-Euro and SUT-RAS methods not covered in Temursho (2020). Temursho (2020) seems to conclude that no one should use the Euro method again because of its limitations and drawbacks. However, although not being the Euro method perfect, we are afraid that there is still space for the use of the Euro method in updating/regionalizing supply and use tables.
The State of Custom
(2021)
In our article, we engage with the anthropologist Gerd Spittler’s pathbreaking
article “Dispute settlement in the shadow of Leviathan” (1980) in which
he strives to integrate the existence of state courts (the eponymous Leviathan’s
shadow) in (post-)colonial Africa into the analysis on non-state court legal practices.
According to Spittler, it is because of undesirable characteristics inherent
in state courts that the disputing parties tended to rather involve mediators than
pursue a state court judgment. The less people liked state courts, the more likely
they were to (re-)turn to dispute settlement procedures. Now how has this situation
changed in the last four decades since its publication date? We relate his findings
to contemporary debates in legal anthropology that investigate the relationship
between disputing, law and the state. We also show through our own work in
Africa and Asia, particularly in Southern Ethiopia and Kyrgyzstan, in what ways
Spittler’s by now classical contribution to the field of legal anthropology in 1980
can be made fruitful for a contemporary anthropology of the state at a time when
not only (legal) anthropology has changed, but especially the way states deal with
putatively “customary” forms of dispute settlement.
Vertrauen durch Integrität
(2021)
In der Diskussion um unternehmerische Verantwortung hat die Frage nach der Reichweite der Unternehmensverantwortung an Intensität zugenommen, getrieben von der Globalisierung und gesellschaftlichen, ökologischen und technologischen Herausforderungen. Für viele gesellschaftliche und ökologische Problemstellungen wird verstärkt auch die Verantwortung von Unternehmen eingefordert, etwa bei der Achtung von Menschenrechten in der Wertschöpfungskette, der Einhaltung von Sozial- und Umweltstandards, beim Thema Nachhaltigkeit und bei der Produktsicherheit. Wie Unternehmen durch Integritäts- und Compliance-Management ihrer Verantwortung gerecht werden können, zeigt der vorliegende Beitrag.
Twenty-first century infrastructure needs to respond to changing demographics, becoming climate neutral, resilient and economically affordable, while remaining a driver for development and shared prosperity. However, the infrastructure sector remains one of the least innovative and digitalised, plagued by delays, cost overruns and benefit shortfalls (Cantarelli et al. 2008; Flyvbjerg, 2007; Flyvbjerg et al., 2003; Flyvbjerg et al., 2004). The root cause is the prevailing fragmentation of the infrastructure sector (Fellows and Liu, 2012). To help overcome these challenges, integration of the value chain is needed. This could be achieved through a use-case-based creation of federated ecosystems connecting open and trusted data spaces and advanced services applied to infrastructure projects. Such digital platforms enable full-lifecycle participation and responsible governance guided by a shared infrastructure vision. Digital federation enables secure and sovereign data exchange and thus collaboration across the silos within the infrastructure sector and between industries as well as within and between countries. Such an approach to infrastructure technology policy would not rely on technological solutionism but proposes the development of open and trusted data alliances. Federated data spaces provide access to the emerging data economy, especially for SMEs, and can foster the innovation of new digital services. Such responsible digital governance can help make the infrastructure sector more resilient, efficient and aligned with the realisation of ambitious decarbonisation and environmental protection targets. The European Union and the United States have already developed architectures for sovereign and secure data exchange.
Specific climate adaptation and resilience measures can be efficiently designed and implemented at regional and local levels. Climate and environmental databases are critical for achieving the sustainable development goals (SDGs) and for efficiently planning and implementing appropriate adaptation measures. Available federated and distributed databases can serve as necessary starting points for municipalities to identify needs, prioritize resources, and allocate investments, taking into account often tight budget constraints. High-quality geospatial, climate, and environmental data are now broadly available and remote sensing data, e.g., Copernicus services, will be critical. There are forward-looking approaches to use these datasets to derive forecasts for optimizing urban planning processes for local governments. On the municipal level, however, the existing data have only been used to a limited extent. There are no adequate tools for urban planning with which remote sensing data can be merged and meaningfully combined with local data and further processed and applied in municipal planning and decision-making. Therefore, our project CoKLIMAx aims at the development of new digital products, advanced urban services, and procedures, such as the development of practical technical tools that capture different remote sensing and in-situ data sets for validation and further processing. CoKLIMAx will be used to develop a scalable toolbox for urban planning to increase climate resilience. Focus areas of the project will be water (e.g., soil sealing, stormwater drainage, retention, and flood protection), urban (micro)climate (e.g., heat islands and air flows), and vegetation (e.g., greening strategy, vegetation monitoring/vitality). To this end, new digital process structures will be embedded in local government to enable better policy decisions for the future.
Optimierungsansätze zur Verbesserung der Leistungsbeschreibungen bei öffentlichen Bauvorhaben
(2021)
Elbphilharmonie, BER, Bischofsresistenz Limburg, Stuttgart 21, Alter Elbtunnel Hamburg. Alles bekannte deutsche Bauprojekte der letzten 20 Jahre. Alle mit einer Gemeinsamkeit: Exorbitante Kostenexplosionen und Bauzeitenverzögerungen.
In dieser Arbeit wird aufgezeigt, weshalb solche Kostenexplosionen auch aufgrund von Unklarheiten bzw. Fehlern in Leistungsbeschreibungen entstehen und welches enorme Potential klare und erschöpfende Leistungsbeschreibungen haben, um bereits im Vorfeld eines Bauvorhabens die Weichen für einen reibungslosen und erfolgreichen Projektverlauf zu stellen.
Im Rahmen des KONTEC Kongresses 2021 in Dresden wurden sowohl ein Poster als auch ein Paper des Forschungsprojekts EKont veröffentlicht. Neben der Schilderung des Versuchsaufbaus werden neuartige Schneidprozesse und Abtragsprinzipien vorgestellt. Im Anschluss daran werden vier Prototypen (gleichsinniger Stufenfräser, gegenläufiger Stufenfräser, mittig gegenläufiger Stufenfräser - Getriebe und oszillierender Werkzeugaufsatz) beschrieben.
In Maun, Botswana, a self-sufficient, sustainable and future-oriented district will be created, the Maun Science Park. Within this project, several 5-8 storey smart homes shall be built in sustainable construction. The aim of this thesis is to develop a sustainable structural concept for those homes of the Maun Science Park. In a first step, the general basics for tall building structures and sustainable construction were established. Based on those fundamentals, criteria for the structural requirements, the ecological as well as the social sustainability of a structural design could be defined. Subsequently, four structural systems were drafted: a concrete core structure, a steel shear frame structure, a rammed earth shear wall structure and a wooden diagrid structure. In addition to the pre-dimensioning of the systems, a life cycle assessment was set up to evaluate the ecological sustainability of the designs. With the help of a utility value analysis, the wooden diagrid structure was determined as the preferred variant. The comparison of the designs also allows to draw general conclusions for the development of sustainable tall building structures. The results of the life cycle assessment show the advantage of wood as an ecological building material over industrially manufactured building materials, such as steel and concrete. Whereas rammed earth, a likewise ecological building material, is not convincing due to its low strength. In general, a balance is created in the life cycle assessment between ecological and industrially manufactured products in regard of strength and environmental impact. In terms of social sustainability, the design of the structure system can significantly influence the flexibility and use of local resources. However, due to the diversity of sustainable construction, the development of a structural system should be linked to an overarching sustainability concept that takes architecture and stakeholders into account.
The main goal of this work was to experimentally characterize the hot air-drying process of agricultural products (Potato, Carrot, Tomato) and verify it with numerical solutions at single layer and industrial scale dryer using Comsol Multiphysics® 5.3.
Input parameters at single layer dryer effects on quality attributes were examined. Two strategies of drying were applied on batch dryer to examine the input effects on quality attributes. Constant input parameters strategy was designed by using central composite design formulation and optimized by Response Surface Methodology (RSM). The second strategy was applied for further optimization of the selected region by using square wave profile of the air temperature and relative humidity. Similarly, numerical method for single layer dryer, unsteady-state partial differential equations have been solved by means of the Finite Elements Method coupled to the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE). Also, for batch dryer, the mechanistic mathematical models of coupled heat and mass transfer were developed and solved as solid porous moist material.
With this work, the process of convective drying of agricultural products could be optimized. Furthermore, important knowledge about the basic mechanisms of the drying process was found and implemented in the numerical models.
This paper introduces the concept of Universal Memory Automata (UMA) and automated compilation of Verilog Hardware Description Language (HDL) code at Register Transfer Level (RTL) from UMA graphs for digital designs. The idea is based on the observation that Push Down Automata (PDA) are able to process the Dyk-Language - commonly known as the balanced bracket problem - with a finite set of states while Finite State Machines (FSM) require an infinite set of states. Since infinite sets of states are not applicable to real designs, PDAs appear promising for types of problems similar to the Dyk-Language. PDAs suffer from the problem that complex memory operations need to be emulated by a specific stack management. The presented UMA therefore extends the PDA by other types of memory, e.g. Queue, RAM or CAM. Memories that are eligible for UMAs are supposed to have at least one read and one write port and a one-cycle read/write latency. With their modified state-transfer- and output-function, UMAs are able to operate user-defined numbers, configurations and types of memories. Proof of concept is given by an implementation of a cache coherency protocol, i.e. a practical problem in microprocessor design.
Kritische Analyse des Geschäftsmodells von Amazon mit einem Fokus auf wettbewerbsrechtliche Aspekte
(2021)
Error correction coding for optical communication and storage requires high rate codes that enable high data throughput and low residual errors. Recently, different concatenated coding schemes were proposed that are based on binary BCH codes with low error correcting capabilities. In this work, low-complexity hard- and soft-input decoding methods for such codes are investigated. We propose three concepts to reduce the complexity of the decoder. For the algebraic decoding we demonstrate that Peterson's algorithm can be more efficient than the Berlekamp-Massey algorithm for single, double, and triple error correcting BCH codes. We propose an inversion-less version of Peterson's algorithm and a corresponding decoding architecture. Furthermore, we propose a decoding approach that combines algebraic hard-input decoding with soft-input bit-flipping decoding. An acceptance criterion is utilized to determine the reliability of the estimated codewords. For many received codewords the stopping criterion indicates that the hard-decoding result is sufficiently reliable, and the costly soft-input decoding can be omitted. To reduce the memory size for the soft-values, we propose a bit-flipping decoder that stores only the positions and soft-values of a small number of code symbols. This method significantly reduces the memory requirements and has little adverse effect on the decoding performance.
The McEliece cryptosystem is a promising candidate for post-quantum public-key encryption. In this work, we propose q-ary codes over Gaussian integers for the McEliece system and a new channel model. With this one Mannheim error channel, errors are limited to weight one. We investigate the channel capacity of this channel and discuss its relation to the McEliece system. The proposed codes are based on a simple product code construction and have a low complexity decoding algorithm. For the one Mannheim error channel, these codes achieve a higher error correction capability than maximum distance separable codes with bounded minimum distance decoding. This improves the work factor regarding decoding attacks based on information-set decoding.
Die Hochschule Konstanz Technik Wirtschaft und Gestaltung (HTWG) leistet sich einen technologischen Think-Tank: Das Open Innovation Lab. Es ist ein Labor, welches über Hierarchien und Fakultätsgrenzen hinweg für die Hochschulangehörigen geöffnet ist. Es leistet seinen Beitrag zu Lehre, Forschung und Transfer. Bezogen auf das Lernen ermöglicht das Labor, für den allgegenwärtigen Prozess der Digitalisierung soziale Verantwortung zu übernehmen und Kreativität im Umfeld technologischer Möglichkeiten zu entwickeln. Drei Ebenen wirken hier zusammen: das Individuum, das Miteinander und die übergreifende Organisationsstruktur.
Health monitoring in a home environment can have broader use since it may provide continuous control of health parameters with relatively minor intrusiveness into regular life. This work aims to verify if it is possible to replace the typical in some sleep medicine areas subjective questioning by an objective measurement using electronic devices. For this purpose, a study was conducted with ten subjects, in which objective and subjective measurement of relevant sleep parameters took place. The results of both measurement methods were evaluated and analyzed. The results showed that while for some measures, such as Total Time in Bed, there is a high agreement between objective and subjective measurements, for others, such as sleep quality, there are significant differences. For this reason, currently, a combination of both measurement methods may be beneficial and provide the most detailed results, while a partial replacement can already reduce the number of questions at the subjective measurement by measurement through electronic devices.
Sustainable technologies are being increasingly used in various areas of human life. While they have a multitude of benefits, they are especially useful in health monitoring, especially for certain groups of people, such as the elderly. However, there are still several issues that need to be addressed before its use becomes widespread. This work aims to clarify the aspects that are of great importance for increasing the acceptance of the use of this type of technology in the elderly. In addition, we aim to clarify whether the technologies that are already available are able to ensure acceptable accuracy and whether they could replace some of the manual approaches that are currently being used. A two-week study with people 65 years of age and over was conducted to address the questions posed here, and the results were evaluated. It was demonstrated that simplicity of use and automatic functioning play a crucial role. It was also concluded that technology cannot yet completely replace traditional methods such as questionnaires in some areas. Although the technologies that were tested were classified as being “easy to use”, the elderly population in the current study indicated that they were not sure that they would use these technologies regularly in the long term because the added value is not always clear, among other issues. Therefore, awareness-raising must take place in parallel with the development of technologies and services.
The main aim of presented in this manuscript research is to compare the results of objective and subjective measurement of sleep quality for older adults (65+) in the home environment. A total amount of 73 nights was evaluated in this study. Placing under the mattress device was used to obtain objective measurement data, and a common question on perceived sleep quality was asked to collect the subjective sleep quality level. The achieved results confirm the correlation between objective and subjective measurement of sleep quality with the average standard deviation equal to 2 of 10 possible quality points.
Identifikation von Schlaf- und Wachzuständen durch die Auswertung von Atem- und Bewegungssignalen
(2021)
The last decades have shown that the volume of tourism, in general, is constantly increasing (with some justified exceptions). To offer a possibility of travel for all groups of people, it is necessary to pay attention to accessibility. One of the possibilities for increasing accessibility is digital technologies, which could assist in planning and the implementation and completion of trips. To make a selection of technologies, first, a study of barriers was conducted, which was then analyzed, and finally, some technologies were made available in a test setup. A focus on two technologies was made: 360°-Tours and mobile app with the travel information. The two technologies were implemented and presented to the test subjects.
The evaluation results showed that both technologies could increase accessibility if some essential aspects (such as usability, completeness, relevance, etc.) are considered during the implementation.
Normal breathing during sleep is essential for people’s health and well-being. Therefore, it is crucial to diagnose apnoea events at an early stage and apply appropriate therapy. Detection of sleep apnoea is a central goal of the system design described in this article. To develop a correctly functioning system, it is first necessary to define the requirements outlined in this manuscript clearly. Furthermore, the selection of appropriate technology for the measurement of respiration is of great importance. Therefore, after performing initial literature research, we have analysed in detail three different methods and made a selection of a proper one according to determined requirements. After considering all the advantages and disadvantages of the three approaches, we decided to use the impedance measurement-based one. As a next step, an initial conceptual design of the algorithm for detecting apnoea events was created. As a result, we developed an activity diagram on which the main system components and data flows are visually represented.
In this article, the collection of classes of matrices presented in [J. Garloff, M. Adm, ad J. Titi, A survey of classes of matrices possessing the interval property and related properties, Reliab. Comput. 22:1-14, 2016] is continued. That is, given an interval of matrices with respect to a certain partial order, it is desired to know whether a special property of the entire matrix interval can be inferred from some of its element matrices lying on the vertices of the matrix interval. The interval property of some matrix classes found in the literature is presented, and the interval property of further matrix classes including the ultrametric, the conditionally positive semidefinite, and the infinitely divisible matrices is given for the first time. For the inverse M-matrices the cardinality of the required set of vertex matrices known so far is significantly reduced.
Anthropologists’ arrival stories have long served to justify, naturalize, and domesticate—often through humor—the fraught moment of entering unasked into other people's lives. This textual convention has been thoroughly critiqued, but no comparable attention has been paid to the analogous moment of departure from the field. The digital age enables both sides to maintain contact, a shift that negates the finality of earlier departures. This article engages the changes wrought by digital media that allow us to remain connected to the field. While this seems a humane affordance, it also means that it is no longer feasible to cleanly sever ties established ‘there’. When anthropologists leave the field, the field will likely follow them—on Facebook or Instagram.
Bittamo
(2021)
The Ethiopian state increasingly seeks to enlist putative ‘traditional authorities’ to lend legitimacy to policies and interventions in the southwestern peripheries of the country. The underlying assumptions do not accord with the perceptions of the local populations: among the Kara in the South Omo region, legitimacy is predicated upon duty and accountability, and higher degrees of public legitimacy are disconnected from authority and direct command over other people’s conduct. The office of the Kara bitti, the highest spiritual leader, thus proves intractable to such attempts at enlistment and has been little affected by the radical transformation of the Kara’s lives through increasing integration into the Ethiopian state over recent decades. But even as the office has changed little, the lives of those expected to assume the role of bitti has, and the duties of a bitti strongly constrain the office holder and limit their personal ambitions and participation in politics at the local, regional and national level.
Acoustic Echo Cancellation (AEC) plays a crucial role in speech communication devices to enable full-duplex communication. AEC algorithms have been studied extensively in the literature. However, device specific details like microphone or loudspeaker configurations are often neglected, despite their impact on the echo attenuation or near-end speech quality. In this work, we propose a method to investigate different loudspeaker-microphone configurations with respect to their contribution to the overall AEC performance. A generic AEC system consisting of an adaptive filter and a Wiener post filter is used for a fair comparison between different setups. We propose the near-end-to-residual-echo ratio (NRER) and the attenuation-of-near-end (AON) as quality measures for the full-duplex AEC performance.
This article discusses the ISO 19600, an international cross-industry standard that contains directives for the use of compliance management systems. The standard is designed as a guideline and is based on the principles of good governance, proportionality, transparency, and sustainability. It covers all forms of corporate and organizational structures and aims to support managers and employees in avoiding unethical conduct. The authors describe the principles of the ISO 19600 standard and in this context examine in more detail the three core elements that form a successful compliance management system: a high-level structure, a risk-based approach, and a plan-do-check-act model. In addition, compliance culture and the role of management are discussed.
Integrity Management
(2021)
Established compliance management systems are not sufficient to guarantee that employees act in a law-abiding and ethical manner. In fact, modern compliance management systems rather require complementary initiatives such as an integrity management which expands the focus which is often only limited to legal content, by considering business decisions also from a moral, social, societal, and ecological perspective. The goal of integrity management is not simply having employees strictly following the rules, but instead promoting moral conduct. Therefore, integrity management particularly pays attention to the ethical behavior of the individual employee, as well as the company and management culture. The company culture can be understood as the sum of the organization’s collective values, convictions, attitudes, and mindsets. The authors point out possibilities and limitation on how companies can influence their culture by setting up targets, incentive and sanctions schemes, in addition to the already-existing control measures.
Compliance wirkt, wenn sie in den Köpfen der Menschen ankommt – und wenn sie adaptiv die Themen der Zeit aufgreift.
Eine Führungskräftebefragung der Kommunikationsagentur A&B One, unterstützt vom Zentrum für Wirtschaftsethik (ZfW), zeichnet hierzu ein aktuelles Bild der wichtigen Zielgruppe “Management”. Der Beitrag skizziert die Sicht von Führungsverantwortlichen aller Ebenen auf die viel diskutierte unternehmerische Verantwortung, auf die Wirksamkeit von Compliance-Maßnahmen und auf Compliance-Risiken im Homeoffice. Er gibt Impulse für die Praxis: von Synergien zwischen Purpose und Integrität bis hin zur Förderung von Regelbewusstsein beim (coronabedingten) Remote Working.
ISO 37001:2016 is an international management system standard against bribery, issued by the International Organization for Standardization (ISO). The aim of the standard is to support companies and organizations in combating bribery risks in their own operations and in their global value chains to prevent and detect bribery and to create international comparability in anti-corruption management.
ISO itself is the international association of more than 160 national standardization bodies that work together in ISO technical committees to develop international standards. ISO Standard 37001 was published for the first time on 15 October 2016 under the title “Anti-bribery management systems – Requirements with guidance for use”. ISO 37001 is based on the British standard 10500 and refers to international anti-corruption principles and guidelines. The standard is open to all types of organizations, regardless of their size, legal form, or geographical location. ISO 37001 has the usual “high-level structure” of an ISO standard, which simplifies setting up and operating the system alongside other management systems in an organization. As a Type-A standard, ISO 37001 is approved for certification. Companies can ask to be certified by accredited third parties; thus proving that their anti-bribery management system meets the criteria of the ISO 37001 standard. However, neither appropriate certification nor basic conformity to ISO 37001 can guarantee that bribery does not occur. Instead, the certification of a management system indicates that the company has taken all appropriate and required measures to tackle the issue of bribery.
Energiewende in Deutschland
(2021)
Das Buch thematisiert die Energiewende in Deutschland aus unterschiedlichen Blick-winkeln. Im Zentrum stehen Anwendungen verschiedener ökonomischer Ansätze (traditionelle industrie- und institutionenökonomische und neuere, insbesondere evolutorisch-systemische). Nach einem historischen Abriss und einem Blick auf die Governance-Herausforderungen werden wesentliche aktuelle Aspekte der Energie-wende diskutiert sowie die vielfältigen Herausforderungen und potentielle Lösungs-optionen aufgezeigt. Auf dieser Basis erfolgt eine Darlegung der aktuellen Phase mit der Sektorkopplung im Mittelpunkt und ein Ausblick auf zukünftige Phasen. Abschließend werden die Möglichkeiten und Grenzen einer deutschen Vorreiterrolle bei der Energiewende diskutiert.
This paper presents the current state of development and selected technological challenges in the application of ecologically and economically sustainable nets for aquaculture based on ongoing development projects. These aim at the development of a new material system of high-strength stainless steel wires as net material with environmentally compatible antifouling properties for nearshore and offshore aquacultures. Current plastic netting materials will be replaced with high-strength stainless steel to provide a more environmentally friendly system that can withstand more severe mechanical stresses (waves, storms, tides and predators). A new antifouling strategy is expected to solve current challenges, such as ecological damage (e.g., due to pollution from copper-containing antifouling substances or microplastics), high maintenance costs (e.g., cleaning and repairs), and shorter service life. Approaches for the next development steps are presented based on previous experience as well as calculation models based on this experience.
Experimentelle Untersuchung einer Kontaktverbindung für die Anwendung im konstruktiven Holzbau
(2021)
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Holz-Holz-Kontaktverbindung aus Brettschichtholz ohne mechanische Verbindungsmittel hinsichtlich ihrer Steifigkeit experimentell untersucht. Eine Druckstrebe wurde mit Hilfe eines versteckten Treppenversatzes unter einem Winkel von 30° bzw. 60° an einen Gurt angeschlossen. Insgesamt wurden in den zwei Prüfreihen 20 Prüfkörper untersucht.
Das für die Versuche verwendete Brettschichtholz wurde von vier verschiedenen Firmen und Ingenieurbüros in Deutschland zur Verfügung gestellt. Für die experimentellen Untersuchungen in dieser privatfinanzierten Masterthesis standen so immerhin ca. 50 Meter Brettschichtholz zur Verfügung.
Die Versuche wurden in der Öffentlichen Prüfstelle für Baustoffe und Geotechnik an der HTWG durchgeführt.
Die Auswertung der Versuchsergebnisse soll Aufschluss über die Steifigkeit, die Tragfähigkeit und das mechanische Verhalten eines solchen modifizierten Versatzes geben. Diese Erkenntnisse sollen eine Grundlage für die computergestützte Modellierung von Verbindungen schaffen, um lokale Effekte in Anschlussbereichen besser zu verstehen und möglichst realitätsnah implementieren zu können.
In multi-extended object tracking, parameters (e.g., extent) and trajectory are often determined independently. In this paper, we propose a joint parameter and trajectory (JPT) state and its integration into the Bayesian framework. This allows processing measurements that contain information about parameters and states. Examples of such measurements are bounding boxes given from an image processing algorithm. It is shown that this approach can consider correlations between states and parameters. In this paper, we present the JPT Bernoulli filter. Since parameters and state elements are considered in the weighting of the measurement data assignment hypotheses, the performance is higher than with the conventional Bernoulli filter. The JPT approach can be also used for other Bayes filters.
Kapitel 2 der vorliegenden Arbeit beschreibt die theoretischen Grundlagen optimaler Regelung und die unterschiedlichen Methoden des Pfadintegral Frameworks zur Reglersynthese. Zudem wird ein Ansatz zur Erweiterung des stochastischen NMPC dargestellt, sodass eine Adaption an eine real vorliegende Systemdynamik erfolgt. Weiter wird eine Methode entwickelt und beschrieben, welche die Effizienz des Algorithmus stark erhöht.
In Kapitel 3 wird aufgezeigt, wie die Pfadintegral Regelung dazu genutzt wird ein Furuta Pendel aufzuschwingen.
In Kapitel 4 werden die Algorithmen zur Lösung unterschiedlicher Problemstellungen im Kontext eines Forschungsboot appliziert. So wird unter anderem gezeigt, wie ein Pfadintegral Regelungsalgorithmus genutzt werden kann, um autonom mit dem Forschungsboot Solgenia am Steg der HTWG Konstanz anzulegen.
Abschließend wird in Kapitel 5 ein Fazit aus den Ergebnissen gezogen, diese eingeordnet und ein Ausblick auf weitere mögliche Arbeiten gegeben.
Der Inhalt dieser Arbeit befasst sich mit der Erläuterung von Technologien der Industrie 4.0. Diese Technologie soll in Verbindung mit einem Stampfprozess die altbewährte Stampflehmbauweise wieder mehr ins Leben rufen. Dabei soll in dieser Arbeit über die technischen Funktionalitäten, die relevanten Parameter sowie über den Stand der Technik aufgeklärt werden. Darüber hinaus wird in einer Markabschätzung das Potential des Stampflehms als nachhaltige Baumethode und Ersatz für anderweitige Baumethoden untersucht. Hierbei werden die Vor- und Nachteile nochmals aufgezeigt, um eine bessere Beurteilung möglich zu machen. Die Meinungen und Erfahrungen von Experten sind in dieser Arbeit aufbauend miteingeflossen.
The main challenge in Bayesian models is to determine the posterior for the model parameters. Already, in models with only one or few parameters, the analytical posterior can only be determined in special settings. In Bayesian neural networks, variational inference is widely used to approximate difficult-to-compute posteriors by variational distributions. Usually, Gaussians are used as variational distributions (Gaussian-VI) which limits the quality of the approximation due to their limited flexibility. Transformation models on the other hand are flexible enough to fit any distribution. Here we present transformation model-based variational inference (TM-VI) and demonstrate that it allows to accurately approximate complex posteriors in models with one parameter and also works in a mean-field fashion for multi-parameter models like neural networks.
Die Fähigkeit zur Erzeugung einer nur wenige Nanometer dicken Passivschicht gelingt nichtrostenden Edelstählen aufgrund deren chemischer Zusammensetzung. Die erzielte Korrosionsbeständigkeit wird allerdings darüber hinaus als Systemeigenschaft von einer Vielzahl von weiteren Faktoren beeinflusst. Die vorliegende Arbeit befasst sich fokussiert mit dem Einfluss der schleiftechnischen Oberflächenbearbeitung von zwei ausgesuchten metastabilen austenitischen Legierungen auf deren Korrosionsverhalten.
Obwohl beide Legierungen eine vergleichbare Beständigkeit gemäß der chemischen Zusammensetzung besitzen, kann gezeigt werden, dass infolge von unterschiedlicher Oberflächenbearbeitung und unterschiedlichem Umformgrad eine starke Variation des Korrosionsverhaltens möglich ist. Es kann ebenfalls nachgewiesen werden, dass die Ausprägung und Anzahl von lokalen Oberflächendefekten hierfür verantwortlich ist. Dem eingesetzten Schleifkornwerkstoff kommt hierbei eine besondere Bedeutung zu.
Botswana is a country in southern Africa with rich mineral resources, which has built its economy on mining. Due to challenges in the upcoming years caused by climate and demographic change, it aims to move away from a resource-based economy to a knowledge-based economy in the long term. In order to support the
process, the Maun Science Park, a centre for research and development is planned to be created in Maun, a town on the edge of the Okavango Delta. The project is initiated by the “International Resilience and Sustainability Partnership” (inRES), a non-governmental organization. The project is currently in the initiation phase.
The purpose of this thesis is to determine a cost framework with exemplary developer calculation and sensitivity analysis for the Maun Science Park Project in Botswana. Therefor, a source research was performed in a first step. Based on this, interviews were conducted with members of the inRES. Based on the data
obtained and further assumptions, a cost framework for the different project phases of the MSP project was established. Subsequently, a developer calculation
was exemplarily carried out on the basis of the project phase 2 and a sensitivity analysis was performed.
During the interviews, data was collected on the different project phases. It became clear that the interview partners had partly inconsistent perceptions
about different project phases. The calculation can be used as a basis for further calculation at the time of concretization of the planning data.
Die großen Herausforderungen des nachhaltigen Bauens im Bereich Ökologie liegen zukünftig in der Optimierung der Baumaterialien hinsichtlich des Ressourcenbedarfs bei der Herstellung und Verwendung. Das Ziel für die Zukunft muss eine möglichst umfassende Kreislaufwirtschaft sein, für die neue Bewertungskriterien gelten (stofflicher, energetischer und logistischer Aufwand im Zyklus). Im Sinne eines ökologisch optimierten Kreislaufansatzes bieten hier die Strategien Wiederverwendung und Weiterverwendung große Potenziale. Es mangelt jedoch bisher an Analysen zur systematischen Wieder- und Weiterverwendung von Baukomponenten im regionalen Kontext und der Übertragung auf Anforderungen an zukünftige Neubauvorhaben.
Das Ziel des Forschungsprojektes RE-USE war es, im Landkreis Konstanz die Grundlagen zur regionalen Etablierung einer geeigneten Organisationsstruktur für eine Wieder- und Weiterverwendung im Hochbau zu schaffen und zu dokumentieren. Zudem erfolgte die Analyse des baulichen Bestandes in Konstanz sowie der Hemmnisse, die derzeit die Wiederverwendung von Bauteilen erschweren. Die relevanten Akteure im Landkreis Konstanz wurden bereits früh in das Projekt involviert und untereinander vernetzt. In Abstimmung mit den derzeitigen Abläufen beim Abbruch von Gebäuden, wurden die für die Demontage von wiederverwendbaren Bauteilen erforderlichen, zusätzlichen logistischen Abläufe des Gebäuderückbaus mit den Akteuren abgestimmt. Dies geschah vor dem Hintergrund, dass im Rahmen des Forschungsprojektes die Planung und die bauliche Umsetzung eines Pilotgebäudes aus Rückbaukomponenten wissenschaftlich begleitet werden sollte.
Das Pilotgebäude, ein Ausstellungspavillon, der zu 100% aus Rückbaukomponenten und (Bau-)Abfällen aus dem Landkreis Konstanz bestehen sollte, wurde mithilfe eines dialektischen Entwurfsansatzes entwickelt, dessen besondere Herausforderung darin bestand, Bauteilakquise und Planungsfortschritt parallel zu bearbeiten und den Entwurf mit fortschreitendem Detaillierungsgrad immer wieder anzupassen und weiterzuentwickeln. Studierende der Architektur und des Bauingenieurwesens nahmen sich dieser Aufgabe gemeinsam an. Aufgrund der Corona-Pandemie konnte es zwar nicht zur Realisierung des Bauvorhabens kommen, jedoch wurden die bis zur Umsetzung notwendigen Planungsschritte und Arbeitsabläufe dokumentiert. Es entstanden ein 3-D-Modell und ein Präsentationsfilm. Die ursprüngliche Idee des Forschungsvorhabens, mit dem Pilotgebäude ein „Haus der 1000 Geschichten“ zu erschaffen, in dem jedes Bauteil über einen QR-Code seinen Herkunftsgeschichte erzählt, wurde von Studierenden mit verschiedenen Konzeptideen für die Form der Erzählung weiterentwickelt.
Im Verlauf des Forschungsvorhabens entstanden Arbeitsinstrumente, die zukünftig bei der Demontage von Rückbaukomponenten und deren Wiederverwendung im Landkreis Konstanz, aber auch darüber hinaus, eingesetzt werden bzw. als Anregung für zukünftige Rückbau- und Wiederverwendungsprojekte dienen können. Ein RE-USE Baustoff-Lexikon dokumentiert die Verfügbarkeit und Eignung einzelner Baustoffe zur Wiederverwendung. Es ist online abrufbar auf der für das Forschungsvorhaben erstellten RE-USE Website. Außerdem entstand eine RE-USE Map, auf der die Akteure sowie die im Rahmen des Projektes für den Ausbau von Wunschbauteilen genutzten Abbruchgebäude und Transportdistanzen der demontierten Bauteile kartiert sind. Auch eine Übersicht über den aktuellen Gebäudebestand in Konstanz ist dort verzeichnet. Des Weiteren entstand ein virtueller Rundgang durch ein Konstanzer Bestandsgebäude, der es ermöglicht, Informationen zu einzelnen Wunschbauteilen abzurufen (z.B. Bauteilbezeichnung, Maße, geschätztes Gewicht, Ökobilanzdaten, Rückbaumöglichkeit, Wiederverwendbarkeit, Recyclingfähigkeit). Insbesondere bei größeren Abbruchvorhaben, die aufgrund ihrer Größe unübersichtlich sind, kann eine solche Darstellung hilfreich sein, um Demontageabläufe vorab in Absprache mit allen Akteuren zu planen und die auszubauenden Wunschbauteile mit relativ einfachen Mitteln eindeutig zu kennzeichnen. Darüber hinaus konnte ein Netzwerk der lokalen Akteure aufgebaut werden, das, ebenso wie die logistischen Abläufe und die Form der Inventarisierung bei der Dokumentation von Wunschbauteilen, die im Rahmen diese Projektes erarbeitet wurden, auch für zukünftige Demontagevorhaben genutzt werden kann.
Eine wichtige Erkenntnis aus dem Forschungsprojekt ist, dass für eine auf regionaler Ebene optimierte Kreislaufwirtschaft großes Potenzial besteht, das allerdings derzeit noch nicht voll ausgeschöpft werden kann. Mit den Arbeitsinstrumenten, Analysen und Erkenntnissen aus diesem Forschungsprojekt kann aber ein Beitrag für eine zukünftige Wieder- und Weiterverwendung von Bauteilen im regionalen Kontext geleistet werden. Dennoch werden die Hemmnisse, die einer umfangreichen Wiederverwendung von Bauteilen aus Bestandsgebäuden derzeit im Wege stehen, ohne politische und wirtschaftliche Anreize nur schwierig zu überwinden sein. Da die Wiederverwendung im Bestandsbau mit großen Hürden verbunden ist, ist es umso wichtiger, aktuelle Bauvorhaben dergestalt zu planen, dass Bauteile später einfacher rückbaubar sind, als dies heute der Fall ist. Material- und Gebäudepässe könnten in dieser Hinsicht vielversprechende Instrumente sein, um das Wissen um die verbauten Materialien und deren Fügungen bereits heute für den späteren Rückbau zu dokumentieren.
Das Ziel dieser Arbeit war die Konzeption eines untergeordneten Stadtbusnetzes der Stadt Konstanz. Dabei wurde auf einem bereits entwickelten Entwurf eines übergeordneten Netzes aufgesetzt. Durch die Kombination dieser beiden entstand ein Gesamtbusnetz.
Im ersten Schritt wurde eine breit gefächerte Bestandsanalyse durchgeführt, inbegriffen war dabei eine Analyse des übergeordneten Busnetzes. Die gebündelten Ergebnisse gaben den Rahmen für die Konzeption vor. Danach folgte der schrittweise Entwurf der einzelnen Linien des untergeordneten Netzes. Im letzten Schritt der Konzeption wurden die Linien an wichtigen Umsteigeknoten und Parkräumen aufeinander abgestimmt.
Aus der genannten Analyse resultierten diverse Anforderungen für die Konzeption eines neuen Busnetzes. Hierbei konnte die Anbindung an die Bahn und das neu entstehende Mobilitätszentrum besonders hervorgehoben werden. Das Ergebnis der Konzeption waren elf Buslinien, die dem untergeordneten Netz zugewiesen werden können. Gemeinsam mit den fünf Linien des übergeordneten Entwurfs bilden sie ein Gesamtstadtbusnetz. Dabei wurden die Streckenverläufe der Linien aufeinander abgestimmt, sodass ein breitgefächertes Netz an Direktverbindungen entstehen konnte. Mithilfe der Abstimmung an Umsteigeknoten konnten sinnvolle Umsteigerelationen geschaffen werden, wodurch die Direktverbindungen zu einer flächendeckenden Anbindung der Stadtteile an relevante Ziele im Stadtgebiet erweitert wurden.
Auf theoretischer Ebene wurde hier aufgezeigt, wie ein neues Buskonzept der Stadt Konstanz gestaltet sein kann. Das vorliegende Konzept sollte in einer separaten Arbeit auf eine tatsächliche Umsetzbarkeit geprüft werden.
Continuous range queries are a common means to handle mobile clients in high-density areas. Most existing approaches focus on settings in which the range queries for location-based services are mostly static whereas the mobile clients in the ranges move. We focus on a category called Dynamic Real-Time Range Queries (DRRQ) assuming that both, clients requested by the query and the inquirers, are mobile. In consequence, the query parameters results continuously change. This leads to two requirements: the ability to deal with an arbitrary high number of mobile nodes (scalability) and the real-time delivery of range query results. In this paper we present the highly decentralized solution Adaptive Quad Streaming (AQS) for the requirements of DRRQs. AQS approximates the query results in favor of a controlled real-time delivery and guaranteed scalability. While prior works commonly optimizes data structures on servers, we use AQS to focus on a highly distributed cell structure without data structures automatically adapting to changing client distributions. Instead of the commonly used request-response approach, we apply a lightweight streaming method in which no bidirectional communication and no storage or maintenance of queries are required at all.
Zur Erfassung von Veränderungen der Produkteigenschaften während der Trocknung von Lebensmitteln werden zerstörungsfreie Qualitätsmesstechniken gefordert, mit denen Veränderungen im Inneren des Produkts bestimmt werden können. Gerade im industriellen Einsatz sind schnelle, präzise, und gleichzeitig robuste Verfahren besonders wichtig, um qualitativ hochwertige Produkte zu erhalten.
In dieser Arbeit wurde zur optischen Qualitätsmessung ein neuartiges multispektrales Kamerasystem eingesetzt, um von Veränderungen der spektralen Oberflächenreflexion bei der Mango- und Ananastrocknung mit Veränderungen der Produktfeuchte, sowie mechanischen und chemischen Eigenschaften zu verknüpfen. Diese Verknüpfung wurde mit maschinellem Lernen erreicht.
In einem ersten Schritt wurde ein neues Kameraprinzip, eine multispektrale Flächenkamera mit vier Objektiven und Vorsatzfiltern, entwickelt und speziell auf den Einsatz in der Obsttrocknung angepasst. Anschließend wurden die Änderungen der Spektren und der Qualitätskriterien während der Trocknung gemessen. Dazu wurden Mango- und Ananasscheiben in einem Einzelschichttrockner bei Lufttemperaturen zwischen 40 °C und 80 °C und relativen Luftfeuchtigkeiten von 5 % bis 30 % getrocknet. Während der gesamten Trocknungsdauer wurde die Produktfeuchte der Proben gemessen, und Bilder mit der multispektralen Flächenkamera aufgenommen. Zur Analysen von nur ausgewählten Bereichen von Interesse in den Bildern wurde ein Softwarefilter entwickelt. Aus Spektraldaten und Prozessdaten konnte mit Algorithmen des maschinellen Lernens die Produktfeuchte zu jedem Zeitpunkt sehr genau vorhergesagt werden (Bestimmtheitsmaß R² von 0,98 bis 0,99). Die Kombination aus dem Prinzip der multispektralen Flächenkamera und maschinellem Lernen wurde in einem anderen Trocknungsprozess und mit weiteren Qualitätskriterien getestet. Dafür wurden Mangoscheiben in einem Schranktrockner getrocknet und deren Produkteigenschaften anhand der Spektraldaten und der Prozessdaten vorhergesagt. Bei der Vorhersage der Farbwerte Δa*, Δb* und ΔE00 sowie des Gehalts an gesamtlöslichen Feststoffen im Rehydrierungswasser wurden Bestimmtheitsmaße R² zwischen 0,56 und 0,94 erzielt).
Es konnte gezeigt werden, dass die Kombination aus dem neu entwickelten Multispektralkamerasystem und maschinellem Lernen zur Vorhersage der Produktfeuchte und anderer Qualitätskriterien der Produkte eingesetzt werden kann. Auf diese Weise können Qualitätsänderungen während des Prozesses mit nur wenigen Messgeräten inline überwacht werden.
Trajectory Tracking of a Fully-actuated Surface Vessel using Nonlinear Model Predictive Control
(2021)
The trajectory tracking problem for a fully-actuated real-scaled surface vessel is addressed in this paper. The unknown hydrodynamic and propulsion parameters of the vessel’s dynamic model were identified using an experimental maneuver-based identification process. Then, a nonlinear model predictive control (NMPC) scheme is designed and the controller’s performance is assessed through the variation of NMPC parameters and constraints tightening for tracking a curved trajectory.
The Global Sanctions Data Base (GSDB): an update that includes the years of the Trump presidency
(2021)
Discourse Ethics
(2021)
In der Nachhaltigkeits-Diskussion spielen anthropogene Treibhausgasemissionen durch den von ihnen hervorgerufenen Klimawandel eine entscheidende Rolle. Im Zuge dessen entscheidet sich die Hochschule Technik, Wirtschaft und Gestaltung in Konstanz (HTWG), eine jährliche Treibhausgasbilanzierung zu erstellen. Durch die jährliche Erfassung der hochschulbezogenen Emissionen erfolgt das Monitoring (dt.: Überwachung).
Die Bilanzierung und Überwachung der durch die Hochschule und ihren Betrieb verursachten Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) dienen als Ausgangspunkt für lokalen Klima-schutz. Die wesentlichen Handlungsfelder werden durch das Identifizieren der Hauptursachen für Treibhausgasemissionen ermittelt und setzen den Startpunkt für die Planung, Auswahl und Umsetzung von Klimaschutzaktivitäten. Durch eine langfristige und regelmäßige Überwachung der Emissionen trägt die HTWG auch über ihre lokalen Systemgrenzen hinaus zum gesellschaftlichen Umweltbewusstsein bei.
Um das Erreichen dieses Ziels zu unterstützen, wird im Rahmen der vorliegenden Abschlussarbeit ein Pflichtenheft erstellt. Dieses enthält eine Ausarbeitung über die erforderlichen Organisations- und Arbeitsstrukturen für das Monitoring der THG-Emissionen. Des Weiteren erfolgt mit der Status-Quo-Abschätzung der THG-Emissionen des festgelegten Basisjahres 2019 die erste exemplarische Praxisanwendung des Pflichtenheftes. Das Monitoring wird mit der Zielsetzung einer maßnahmen- und umsetzungsorientierten Anwendung konzeptioniert, dessen jährliche Erhebung mit einem vertretbaren Aufwand zu realisieren ist.
Background:
One of the most promising health care development areas is introducing telemedicine services and creating solutions based on blockchain technology. The study of systems combining both these domains indicates the ongoing expansion of digital technologies in this market segment.
Objective:
This paper aims to review the feasibility of blockchain technology for telemedicine.
Methods:
The authors identified relevant studies via systematic searches of databases including PubMed, Scopus, Web of Science, IEEE Xplore, and Google Scholar. The suitability of each for inclusion in this review was assessed independently. Owing to the lack of publications, available blockchain-based tokens were discovered via conventional web search engines (Google, Yahoo, and Yandex).
Results:
Of the 40 discovered projects, only 18 met the selection criteria. The 5 most prevalent features of the available solutions (N=18) were medical data access (14/18, 78%), medical service processing (14/18, 78%), diagnostic support (10/18, 56%), payment transactions (10/18, 56%), and fundraising for telemedical instrument development (5/18, 28%).
Conclusions:
These different features (eg, medical data access, medical service processing, epidemiology reporting, diagnostic support, and treatment support) allow us to discuss the possibilities for integration of blockchain technology into telemedicine and health care on different levels. In this area, a wide range of tasks can be identified that could be accomplished based on digital technologies using blockchains.
Interpretability and uncertainty modeling are important key factors for medical applications. Moreover, data in medicine are often available as a combination of unstructured data like images and structured predictors like patient’s metadata. While deep learning models are state-of-the-art for image classification, the models are often referred to as ’black-box’, caused by the lack of interpretability. Moreover, DL models are often yielding point predictions and are too confident about the parameter estimation and outcome predictions.
On the other side with statistical regression models, it is possible to obtain interpretable predictor effects and capture parameter and model uncertainty based on the Bayesian approach. In this thesis, a publicly available melanoma dataset, consisting of skin lesions and patient’s age, is used to predict the melanoma types by using a semi-structured model, while interpretable components and model uncertainty is quantified. For Bayesian models, transformation model-based variational inference (TM-VI) method is used to determine the posterior distribution of the parameter. Several model constellations consisting of patient’s age and/or skin lesion were implemented and evaluated. Predictive performance was shown to be best by using a combined model of image and patient’s age, while providing the interpretable posterior distribution of the regression coefficient is possible. In addition, integrating uncertainty in image and tabular parts results in larger variability of the outputs corresponding to high uncertainty of the single model components.
Beim data-driven learning (DDL) werden Lernerinnen und Lerner angeleitet, sprachliche Muster mit Hilfe von Korpuswerkzeugen zu entdecken und eigene Korpusabfragen durchzuführen. Am Beispiel einer Unterrichtseinheit für den Wirtschaftsdeutsch-Unterricht wird der Einsatz von DDL erläutert. Es wird deutlich, welche Chancen korpuslinguistische Verfahren bieten, aber auch, welche Probleme beim DDL auftreten können. Vor allem für die Planung des Fachsprachenunter-richts können korpuslinguistische Analysen hilfreich sein: Zu nennen sind die Bedarfsermittlung, die Auswahl von Materialien, die Identifizierung von typischem Wortschatz und häufigen Mustern sowie die Erstellung von Übungsmaterialien. Das Praxisbeispiel, das auf andere Kontexte übertragen werden kann, illustriert, wie sich korpuslinguistische Verfahren und DDL auf die Unterrichtsplanung und -durchführung auswirken: Sprache wird als Datenmenge betrachtet; der Fokus liegt auf sprachlichen Mustern; Fragen nach der Korrektheit bzw. der Angemessenheit werden thematisiert.
Die fortschreitende Urbanisierung sowie die voranschreitende digitale Transformation stellen viele Städte vor großen Herausforderungen. Um den wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Veränderungsprozessen gerecht zu werden, braucht es innovative Lösungen. Die Nutzung digitaler Technologien und Daten eröffnen Städten neue Möglichkeiten, um sich zukunftsfähig zu gestalten. So wird die Stadt der Zukunft eine Stadt der Daten sein. Sie ist smart, vernetzt und entwickelt intelligente, digitale Lösungen für sich und ihre Bürger. Digitale, offene föderierte Plattformen bilden hierbei das Herzstück. Als zentraler Zugangspunkt zu Daten schaffen sie eine grenzenlose Vernetzung und generieren einen Mehrwert für Stadt, Bürger und Wirtschaft. Sie vereinen smarte Dienste und Services, verbessern die digitale Teilhabe und erhöhen die Lebensqualität in einer Stadt.
Das Ziel in der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Anwendungsfällen aus dem Bereich der Bauwirtschaft für offene, föderierte digitale Plattformen. Der Fokus liegt hierbei auf der Online-Plattform für sogenannte digitale Zwillinge, die ein virtuelles Abbild der Realität erschaffen. Der virtuelle Stadtzwilling bildet das Fundament zahlreicher Smart City-Konzepte. Er ist ein Smart City-Werkzeug, das aufgrund seiner vielfältigen Einsatzfähigkeit für Städte großes Potenzial bietet.
Der Stadt Konstanz eröffnen sich mit der Etablierung eines digitalen Stadtzwillings neue Möglichkeiten für eine resiliente und umweltschonende Gestaltung ihres urbanen Raums. Der digitale Zwilling findet in den unterschiedlichsten Feldern Anwendung. So kann er beispielsweise für die Entwicklung klimaoptimierter Bebauungsszenarien eingesetzt oder für intelligent vorausschauende Verkehrsleitsysteme genutzt werden. Darüber hinaus ermöglicht er neue Formen mit der Öffentlichkeit zu interagieren, indem er geplante Bauvorhaben und deren Auswirkungen realitätsgetreu abbildet. Dennoch stellt die Etablierung und die vollumfängliche Nutzung des digitalen Zwillings die Stadt Konstanz vor großen Herausforderungen. So setzt die Anwendung smarter städtischer Lösungen einen ausreichenden Datenschutz voraus. Darüber hinaus ist die digitale Transformation ein zeitintensiver und kostenaufwendiger Prozess, für den entsprechende Ressourcen benötigt werden. Zudem bedarf es einen gesellschaftsübergreifenden Paradigmenwechsel, der bislang nur langsam voranschreitet. Dennoch ist es unerlässlich, dass die Stadt Konstanz die Herausforderungen annimmt und die Chancen ergreift, um zu einer zukunftsfähigen und digitalen Stadt zu werden. Denn der digitale Zwilling bildet einen zentralen Baustein auf dem Weg zu einer Smart City.
InnoCrowd, a Product Classification System for Design Decision in a Crowdsourced Product Innovation
(2021)
System engineering focuses on how to design and manage complex systems. Meanwhile, in the era of Industry 4.0 and Internet of Things (IoT), systems are getting more complex. Contributors to higher complexity include the usage of modern components (e.g. mechatronics), new manufacturing technologies (e.g. 3D Print) and new engineering product development processes, e.g. open innovation. Open innovation is enabled by IoT, where people and devices are easily connected, and it supports development of more innovative products through ideas gained from predecessors and collaborators world wide. Some researchers suggest this approach is up to three times faster and five times cheaper than conventional approaches [Gassmann, 2012], [Howe, 2008], [Kusumah, 2018]. Because open innovation is relatively new, many managers do not know how to employ it effectively in some phases of product development [Schenk, 2009], [Afuah, 2017], including requirements definition, design and engineering processes (task assignment) through quality assurance. Also, they have trouble estimating and controlling development time and cost [Nevo, 2020], [Thanh, 2015]. As a consequence, the acceptance of this new approach in the industry is limited. Research activities addressing this new approach mainly address high-level and qualitive issues. Few effective methods are available to estimate project risk and to decide whether to initiate a project.
We propose InnoCrowd, a decision support system that uses an improved method to support these tasks and make decisions about crowdsourced engineering product development.
InnoCrowd uses natural language processing and machine learning to build a knowledgebase of crowdsourced product developments. InnoCrowd presents a manager with results of similar projects to show which practices led to good results. A manager of a new project can use this guidance to employ best practices for product requirements definition, project schedule, and other aspects, thereby reducing risk and increasing chances for success.
Guiding through the Fog
(2021)
Corporate Entrepreneurship (CE) programs are formalized efforts to realize entrepreneurial activities in established companies. Despite the growing and evolving landscape of CE programs, effectively managing them remains a challenging endeavor which results in disappointing outcomes and oftentimes leads to the early termination of such programs. We unmask the differences in goal setting of CE programs and highlight that setting appropriate goals is imperative for their desired outcomes. In practice, companies seem to struggle with the goal setting, and scholars have not yet fully solved the puzzle of goals setting in the context of CE programs either. Therefore, we set out to explore the current state of goal setting in the context of CE programs building upon 61 semi-structured interviews with CE program executives from cross-industry companies with different sizes. Our study contributes to a better understanding of goal setting in the context of CE programs by (1) characterizing the goal setting of CE programs based on goal attributes and goal types and (2) identifying differences among the goal setting of CE programs. We provide implications to practice for a more effective management of CE programs and conclude with a discussion for future research on the impact of the different goal settings.
Cultural Mapping 4.0
(2021)
Die Bodenseeregion gehört zu einer der ältesten Kulturlandschaften Europas. Ihre regionale kulturelle Identität trägt zum Image sowie Identifikation seitens der Bevölkerung mit der Bodenseeregion bei. Dennoch mangelt es an einer ganzheitlichen, die gesamte Bodenseeregion umfassende Betrachtung der Frage, was die kulturelle Identität der Bodenseeregion ausmacht. Das Forschungsprojekt «CultMap4.0» hat daher zum Ziel, aus einer räumlichen Perspektive die Wechselwirkung zwischen regionaler Identität, Kultur und Mobilität zu untersuchen. Neben der Leitfrage, was kulturelle Identität in einer grenzüberschreitenden und diversen Region wie dem Bodensee zu sein und leisten vermag, werden im Rahmen von vier Themenschwerpunkten folgende Forschungsfragen untersucht: Wie nehmen einheimische Bevölkerung, Unternehmen und TouristInnen die regionale kulturelle Identität (Eigenbild) und das Image (Fremdbild) der Bodenseeregion wahr? Wie kann der Ansatz des “Cultural Mappings” durch partizipative Kartierung digital transformiert werden, und wie können kulturelle Identität und Mobilität mit digitalem Storytelling in Storymaps visualisiert werden? Welchen Beitrag kann “Cultural Mapping 4.0” als partizipatives Werkzeug zur Regionalplanung und zur Kommunikation mit Stakeholdern in der Bodenseeregion und anderenorts leisten? Die dabei entstehenden Storymaps – interaktive Webinhalte aus Texten, Karten und weiteren Medien – zur kulturellen Identität der Bodenseeregion sollen auf der Plattform “Cultural Mapping” Project Lake Constance” veröffentlicht werden, um so von den Stakeholdern als Planungs- und Entscheidungstool sowie fürs Standortmarketing genutzt werden zu können.
Urban car-free mobility
(2021)
Across the globe, urban areas experience the phenomena of rising road-congestion, air pollution and car accidents. These are just a few popular quantified effects that arise due to rapid, uncoordinated urbanization on a car-centric city layout. There is an urgent need to consider new concepts of urban mobility development to combat these negative effects. Car-free mobility is one notion adopted in diverse formats by numerous cities to create a more inclusive, just, healthy and sustainable urban life. The focus of this thesis is to ex- amine whether a car-free mobility concept is applicable to the Maun Science Park, Bot- swana. Therefore, the idea of car-free mobility, its positive aspects as well as its con- straints, are described first. This illustrates the complexity of urban transport planning as it is intertwined with urban land-use, political vision and people’s perceptions and behav- iors. Secondly, examples and strategies on how to change existing structures are pre- sented. Following this, the smart developments in the field of sustainable urban mobility are considered to provide an insight into their assets and drawbacks. Then the local mo- bility conditions are examined before the car-free concept is exemplarily applied to the Maun Science Park via scenario construction. These scenarios give a first vision of how a car-free concept can be applied to the MSP and additionally provide a starting point for future strategic planning as well as inspiration for other cities to follow along.
Cultural Mapping 4.0
(2021)
Cultural mapping aims to capture and visualize tangible and intangible cultural assets. This extend abstract proposes the consequent extension of analogue forms of cultural mapping using digital technologies, and its contribution is two-fold. First, the necessary theoretical basis is provided by a literature review of the still-young field of cultural mapping and the complementary disciplines of participatory mapping and digital story-mapping. Second, we propose a digitally enhanced Cultural Mapping 4.0 vision based on a case study from an ongoing research project in the Lake Constance region. Digital participatory mapping approaches are applied to capture data, and to validate and disseminate the results, story-mapping - a spatial form of digital storytelling - is used.
Dieses Forschungsvorhaben zielt darauf ab, individuelle Entrepreneure hinsichtlich ihrer Veränderungstendenzen zur Nutzung der Entscheidungslogik Effectuation und Causation zu untersuchen – insbesondere während des Gründungsprozesses. Basierend auf einem qualitativen Fallstudiendesign zeigen sowohl fallinterne als auch fallübergreifende Analysen, wie Entrepreneure zunächst an der effektuativen Logik festhalten und im Gründungsverlauf zu hybriden Logikformen übergehen. Der Beitrag zur Weiterentwicklung der Forschung zielt in drei Richtungen: Erstens schließt die Arbeit Lücken in der Effectuation-Forschung, indem sie Entscheidungsfindung von Unternehmensgründern auf individueller Ebene spezifiziert. Zweitens ermöglicht die Fokussierung auf die einzelnen Gründungsphasen ein besseres Verständnis der Veränderungstendenzen einschließlich der Kausalzusammenhänge (wann, wie und warum). Insbesondere werden Erkenntnisse zur Auffälligkeit von Veränderungssprüngen von einer Phase zur anderen geliefert. Drittens kann durch die Beleuchtung der verschiedenen Subdimensionen von Effectuation und Causation ihre zunehmend hybride Verwendung im Zeitverlauf der Gründung das Verständnis für transformative Prozesse entwickeln.
Sanierputzsysteme
(2021)
Sanierputzsysteme wurden für feuchtes, salzbelastetes Mauerwerk entwickelt. Richtig angewendet ermöglichen sie langfristig schadenfreie Putzflächen auf problematischen Untergründen. Leider kommen immer wieder Fehlanwendungen vor. Es treten Flecken und Ausblühungen auf, der Putz wird zerstört, weil grundlegende Voraussetzungen für die Planung und Ausführung missachtet wurden. Dieses Buch vermittelt das notwendige Grundwissen für die Vermeidung solcher Fehler. Sanierputzsysteme bestehen in der Regel aus dem Spritzbewurf, dem Sanierputz als Grundputz und einem Oberputz oder einem Farbanstrich. Diese Materialien müssen genau aufeinander abgestimmt werden, damit sie in der Lage sind, Salze aufzunehmen und Feuchtigkeit zu speichern. Außerdem müssen sie zum jeweiligen Untergrund passen. Vorhandene Salzbelastung, Durchfeuchtungsgrad, Tragfähigkeit des Putzgrunds, Saug- und Trocknungsverhalten sind nur einige der Eigenschaften, an die das System angepasst werden muss. Diese komplexen Zusammenhänge zwischen Untergrund und Putzmörteleigenschaften sind wissenschaftlich gut erforscht und in den technischen Regelwerken berücksichtigt. Die Autoren bereiten dieses Wissen für die praktische Anwendung auf. Mit anschaulichen Erklärungen und aussagekräftigen Bilder gelingt es ihnen, die komplexen Schadensmechanismen von Putzen und Mauerwerk darzustellen und die Funktionsweise von Sanierputzsystemen zu erklären. Das Buch enthält alle Informationen, die Planer und Ausführende für die Herstellung dauerhafter Putze auf problematischen Untergründen benötigen, einschließlich der Lösungen für die besonders schwierigen Gebäudesockel und denkmalgeschützte Fassaden.
Einsatz von Bankettbeton bei schmalen und stark beanspruchten Ortsverbindungs- und Kreisstraßen
(2021)
Als Grundlage für die im Zuge der Verkehrswende anfallenden Planungs- und Entscheidungsprozesse werden aktuelle und digitale Daten des Straßenraums benötigt. Mobile-Mapping-Systeme sind in der Lage, solche raumbezogenen Daten schnell, genau und flächendeckend zu erfassen. Die anfallenden Datenmengen sind dabei jedoch erheblich und der Zeitaufwand für eine manuelle Analyse durch Personen mit entsprechender Expertise immens. Daher ist eine Automatisierung wünschenswert. Der vorliegende Beitrag gibt einen praxisbezogenen Überblick über Anwendungsmöglichkeiten für Künstliche Intelligenz (KI) im Themenbereich Straßenraumerfassung. Aufbauend auf einer thematischen Einführung in Mobile Mapping und KI werden ausgewählte Anwendungen vorgestellt, bei denen KI-Ansätze typische Prozesse der Straßenraumdatenverarbeitung unterstützen und beschleunigen können.
Twenty-first century infrastructure needs to respond to changing demographics, becoming climate neutral, resilient, and economically affordable, while remaining a driver for development and shared prosperity. However, the infrastructure sector remains one of the least innovative and digitalized, plagued by delays, cost overruns, and benefit shortfalls. The authors assessed trends and barriers in the planning and delivery of infrastructure based on secondary research, qualitative
interviews with internationally leading experts, and expert workshops. The analysis concludes that the root-cause of the industry’s problems is the prevailing fragmentation of the infrastructure value chain and a lacking long-term vision for infrastructure. To help overcome these challenges, an integration of the value chain is needed. The authors propose that this could be achieved through a use-case-based, as well as vision and governance-driven creation of federated digital platforms applied to infrastructure projects and outline a concept. Digital platforms enable full-lifecycle participation and responsible governance guided by a shared infrastructure vision. This paper has contributed as policy recommendation to the Group of Twenty (G20) in 2021.
Female Entrepreneurship has gained interest over the last 20 years. Therefore, this paper analyses 7,320 articles of the research field ‘women in entrepreneurial context’ published in 885 journals. The sample is analyzed by using a machine learning and text mining based methodological approach. Aiming to provide a broad overview over the research literature, 41 clusters and 11 superordinate topics were identified. Major developments of research attention are outlined by analyzing bibliometric data of the period from 2000 to 2020. Overall growth in terms of research attention measured by the development of yearly citations per article is best noticeable in clusters ‘corporate social responsibility’, ‘brand’, and ‘corporate (-governance)’, and in superordinate topics ‘performance’, ‘education’, and ‘corporate (board/ management)’. There are also indicators for an overall increase of research attention and cluster variety. The synthesis provides an insight into most trending superordinate topics. Therefore, this literature review gives a comprehensive and descriptive overview as well as an insight into thematic trend developments of the research field.
Preliminary results of homomorphic deconvolution application to surface EMG signals during walking
(2021)
Homomorphic deconvolution is applied to sEMG signals recorded during walking. Gastrocnemius lateralis and tibialis anterior signals were acquired according to SENIAM recommendation. MUAP parameters like amplitude and scale were estimated, whilst the MUAP shape parameter was fixed. This features a useful time-frequency representation of sEMG signal. Estimation of scale MUAP parameter was verified extracting the mean frequency of filtered EMG signal, extracted from the scale parameter estimated with two different MUAP shape values.
The present work proposes the use of modern ICT technologies such as smartphones, NFCs, internet, and web technologies, to help patients in carrying out their therapies. The implemented system provides a calendar with a reminder of the assumptions, ensures the drug identification through NFC, allows remote assistance from healthcare staff and family members to check and manage the therapy in real-time. The system also provides centralized information on the patient's therapeutic situation, helpful in choosing new compatible therapies.