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Das klinische Standardverfahren und Referenz der Schlafmessung und der Klassifizierung der einzelnen Schlafstadien ist die Polysomnographie (PSG). Alternative Ansätze zu diesem aufwändigen Verfahren könnten einige Vorteile bieten, wenn die Messungen auf eine komfortablere Weise durchgeführt werden. Das Hauptziel dieser Forschung Studie ist es, einen Algorithmus für die automatische Klassifizierung von Schlafstadien zu entwickeln, der ausschließlich Bewegungs- und Atmungssignale verwendet.
Unter bestimmten Kontaktbedingungen zwischen Rad und Schiene können selbsterregte Schwingungen angeregt werden, die zu gegenphasigen Drehbewegungen der Radscheiben und hohen Torsionsmomenten in der Radsatzwelle führen. Zur Bestimmung des maximalen Torsionsmoments sind bislang aufwendige Testfahrten erforderlich, da keine Verfahren bekannt waren, die eine konservative Berechnung des Torsionsmoments ermöglichen [1]. In den vergangenen Jahren wurden die drei folgenden Berechnungsmethoden vertieft untersucht, um das maximale, dynamische Torsionsmoment zu berechnen:
- Simulationen von komplexen Mehrkörpersystemen (MKS)
- Differentialgleichungssysteme mit numerischer Berechnung
- Analytische Berechnung durch Reduktion auf ein Minimalmodell
In dieser Publikation sollen diese Berechnungsmethoden näher vorgestellt werden und durch eine Gegenüberstellung der jeweils berechneten und gemessenen Ergebnisse deren Möglichkeiten aber auch Limitationen aufgezeigt werden.
Identifikation von Schlaf- und Wachzuständen durch die Auswertung von Atem- und Bewegungssignalen
(2021)
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.
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 diesem Beitrag wird eine Methode des maschinellen Lernens entwickelt, die die Schlafstadienerkennung untersucht. Übliche Methoden der Schlafanalyse basieren auf der Polysomnographie (PSG). Der präsentierte Ansatz basiert auf Signalen, die ausschließlich nicht-invasiv in einer häuslichen Umgebung gemessen werden können. Bewegungs-, Herzschlags- und Atmungssignale können vergleichsweise leicht erfasst werden aber die Erkennung der Schlafstadien ist dadurch erschwert. Die Signale werden als Zeitreihenfolge strukturiert und in Epochen überführt. Die Leistungsfähigkeit von maschinellem Lernen wird der Polysomnographie gegenübergestellt und bewertet.
Die Schlafapnoe ist eine häufig auftretende Schlafstörung,
die unterschiedliche Auswirkungen auf unseren Alltag hat; so wurde z. B.
über eine Tagesschläfrigkeit von etwa 25 % der Patienten mit obstruktiver
Schlafapnoe (OSA) berichtet. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines
Systems, das eine nichtinvasive Erkennung der Schlafapnoe in häuslicher
Umgebung ermöglichen soll.
Für die Überwachung des Schlafs zu Hause sind nichtinvasive Methoden besonders gut anwendbar. Die Signale, die häufig überwacht werden, sind Herzfrequenz und Atemfrequenz. Die Ballistokardiographie (BCG)ist eine Technik, bei der die Herzfrequenz aus den mechanischen Schwingungen des Körpers bei jedem Herzzyklus gemessen wird. Kürzlich wurden Übersichtsarbeiten veröffentlicht. Die Untersuchung soll in einem ersten Ansatz bewerten, ob die Herzfrequenz anhand von BCG erkannt werden kann. Die wesentlichen Randbedingungen sind, ob dies gelingt, wenn der Sensor unter der Matratze positioniert wird und kostengünstige Sensoren zum Einsatz kommen.
Die Überwindung des Bruchs (Seam) beim Lernen im Studium zwischen dem Hochschulkontext und der beruflichen Praxis ist durch die zeitlich, räumlich und organisatorisch bedingte Trennung der relevanten Akteure (u. a. Lehrende, Lernende, Unternehmensvertreter) eine sehr große Herausforderung (Milrad et al., 2013). Eine seamless-learning-basierte Konzeption einer Lehrveranstaltung auf Basis agiler Werte und Methoden (u. a. inkrementelles Vorgehen, Fokus auf lernendenzentrierte Veranstaltungen, individualisiertes Lernenden-Feedback) kann bei der Überwindung dieses bedeutenden Bruchs helfen. In dem Poster wird das grundsätzliche Design eines derartigen agilen SL-Konzepts auf Basis eines iterativ, inkrementellen Vorgehens innerhalb eines Semesterzyklus von 15 Wochen in drei Lernsprints erörtert. Darüber hinaus wird über erste Lehrerfahrungen der Dozierenden sowohl aus der Hochschule als auch aus dem industriellen Umfeld und Lernerfahrungen der Studierenden aus den vergangenen zwei Jahren berichtet.
Seamless-Learning-Plattform
(2020)
Das hier vorgestellte Netzoptimierungstool kann dem Verteilnetzbetreiber bei einem Störfall im Netz in Echtzeit eine Lösung zur Steuerung seiner Betriebsmittel vorschlagen. Dadurch kann das bestehende Netz optimal genutzt werden und ein kostenintensiver Netzausbau im Mittel- und Niederspannungsnetz verringert oder sogar verhindert werden. Als Grundlage für den Netzoptimierer dient ein künstliches neuronales Netz (KNN). Zum Training des KNN wurden Störfälle generiert, die auf reellen Erzeugungs- und Lastprofilen aus dem CoSSMic-Projekt basieren [1]. Für jeden Störfall wurde aus allen möglichen und sinnvollen Netzkonfigurationen eine optimierte Netztopologie anhand von Lastflussberechnungen ermittelt. Durch die Variation der Stufenschalter der Transformatoren und der Stellungen aller installierten Schalter im Netz wurde berechnet, wie der Stromfluss gelenkt werden muss, damit keines der Betriebsmittel die zulässigen Belastungsgrenzen mehr überschreitet. Für ein virtuelles Testnetz konnte mit einem trainierten KNN zu 90 Prozent die optimale Lösung des jeweiligen Störfalls erkannt werden. Durch die Anwendung der N-Best Methode konnte die Vorhersagewahrscheinlichkeit auf annähernd 99 Prozent erhöht werden.
Die Studienanfänger in den technischen Studiengängen der Hochschulen für angewandte Wissenschaften haben nicht nur in Mathematik sondern auch in Physik sehr unterschiedliche Vorkenntnisse. Obwohl diese Fächer für das grundlegende Verständnis technischer Vorgänge von großer Bedeutung sind, kann die Ausbildung in diesen Bereichen angesichts der begrenzten dafür im Verlauf des Studiums zur Verfügung stehenden Zeitfenster nicht bei Null anfangen. Für Mathematik wurde daher von der Arbeitsgruppe cosh ein Mindestanforderungskatalog zusammengestellt und 2014 veröffentlicht. Er beschreibt Kenntnisse und Fertigkeiten, die Studienanfänger zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an einer Hochschule benötigen. Inzwischen hat sich nun eine Arbeitsgruppe von Physikerinnen und Physikern an Hochschulen in Baden-Württemberg gebildet, deren Ziel es ist, einen analogen Mindestanforderungskatalog für den Bereich Physik zu erstellen. Hier wird der aktuell erreichte Stand der Arbeiten vorgestellt.
Ziel der Masterarbeit war es, die Feuchtigkeitseigenschaften von Estrichen bei unterschiedlichen Klimaten mithilfe von Sorptionsisothermen zu charakterisieren. Die wenigen Literaturangaben zu Sorptionsisothermen von mineralischen Estrichen beziehen sich im Wesentlichen auf Calciumsulfatestriche und genormte Zementestriche (ohne dass die Zementart: Portlandzemente, Hochofenzemente bzw. CEM I, CEM II, CEM III etc. unterschieden werden) und i.d.R. nur auf eine Lufttemperatur (= 20 Grad C). Anliegen der Arbeit war es, zusätzlich die seit ca. 20 Jahren marktüblichen ternären Schnellzemente mit zu untersuchen und die baupraktisch interessanten Temperaturen von 15 Grad C und 25 Grad C einzubeziehen. Ebenso wurden die Auswirkungen der Klimabedingung auf der Baustelle (Jahreszeit, Luftfeuchtigkeit, Temperatur) auf den Hydratationsvorgang der Estriche untersucht. Dabei wurden jeweils nicht nur ein Vertreter der verschiedenen Bindemittelsysteme, sondern mindestens zwei verschiedene Estriche unterschiedlicher Hersteller mit einbezogen. In Kombination mit den Ergebnissen der Gefügeuntersuchungen (u. a. Hg-Porosametrie) wird belegt, weshalb sich die zement- und schnellzementgebundenen Estriche vollkommen anders verhalten als die calciumsulfatgebundenen Estriche. Dieses unterschiedliche Verhalten ist auch einer der Gründe, warum Estriche mit der KRL-Methode in Bezug auf ihren Feuchtegehalt nicht bewertet werden können. Aus diesem Grund folgt ein Vergleich der Materialfeuchtemessungen "KRL-Methode" mit der handwerksüblichen und seit Jahrzehnten in der Praxis bewährten "CM-Methode".
Die Entstehung von Radsatz-Torsionsschwingungen kann aufgrund der zunehmenden Ausnut- zung des Kraftschlusses im Rad-Schiene-Kontakt nicht vollends verhindert werden. Während analytische Untersuchungen zeigen, dass bei der Überschreitung eines bestimmten Dämp- fungswerts die Entstehung von Radsatz-Torsionsschwingungen vollständig vermieden wird, zeigen Simulationen, dass die Schwingungsamplitude des dynamischen Torsionsmoments in- folge des betragsmäβig sinkenden Kraftschlussgradienten und einer gewissen Antriebsstrang- dämpfung bei höheren Gleitgeschwindigkeiten begrenzt ist. Im Gegensatz zur analytischen Formel (17) ist damit ein maximales, dynamisches Torsionsmoment berechenbar.
Durch eine ganzheitliche Betrachtung des Gesamtsystems, bestehend aus dem Kraftschluss zwischen Rad und Schiene, dem Radsatz inkl. Lagerung, sowie Antriebsstrang können ver- schiedene Einflussfaktoren untersucht werden, die eine Radsatz-Torsionsschwingung beein- flussen. Die damit verbundenen Berechnungsmodelle sind aufgrund der Anzahl von Massen und Freiheitsgraden nicht mehr analytisch lösbar. Durch den Einsatz von Mehrkörperdynamik-Software können die Einflussfaktoren identifiziert und deren Einfluss auf die Torsionsneigung des Systems und das dynamische Torsionsmoment quantifiziert werden.
Autismus-Spektrum-Störungen (ASD) bei Kindern werden häufig zu spät diagnostiziert und die Begleitung der chronischen Krankheit gestaltet sich schwierig. Der vorgestellte Ansatz erlaubt die Behandlung der Kinder in dem bekannten häuslichen Umfeld und versucht die Beziehungen zwischen Schlaf und Verhalten herauszuarbeiten. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen die Lebensqualität der Patienten verbessern und den Eltern Hilfestellung geben. Die notwendige infrastrukturelle Unterstützung wird durch medizinisches Fachpersonal geleistet, das auf einen web-basierten Service zurückgreifen kann, der sämtliche Prozesse (Diagnostik, Datenerfassung, -aufzeichnung und Training etc.) begleitet. Die anonymisierten Daten werden in einem Diagnosesystem zentral abgelegt und können so für zukünftige Behandlungsstrategien nutzbar sein. Die umfassende Lösung setzt auf zentrale Elemente von Smart-Homes und AAL auf.
Der DEX Deutscher Ethik Index® gibt Auskunft darüber, ob der Erfolg eines Unternehmens auf anständige Weise erreicht wurde. Zielgruppe des veröffentlichten DEX sind alle Anspruchsgruppen (Stakeholder) und die Gesellschaft. Der DEX informiert darüber, ob das Unternehmen einen Mehrwert für alle seine Stakeholder schafft (= Stakeholder Value). Der DEX unterstützt Entscheidungen der Öffentlichkeit, ob einer Organisation aufgrund ihres Beitrags für die Gesellschaft die „License to Operate“ erteilt wird (= Shared Value).
Ingenieure auf die Bühne
(2018)
Einfluss der Oberfläche
(2018)
„Nackte Tatsachen genügen nicht, um den Leser bis zum Schluss bei der Stange zu halten. [Auch der] Verfasser von [Fach- und] Sachtexten hat das Recht – wenn nicht gar die Pflicht –, die Wunder der Erzählkunst für sich zu erschließen, um seine Texte zu einer interessanten und vergnüglichen Lektüre zu machen.“ – Der Vortrag geht der Frage nach, ob diese Forderung des vielgelesenen Ratgeberautors Sol Stein berechtigt ist und inwiefern sie eingelöst werden kann. Zu diesem Zweck werden Stil- und Kompositionsmittel aus den Bereichen Lexik, Grammatik, Syntax, Stilistik, Erzählstrategie und Textorganisation anhand von Formulierungsbeispielen vorgestellt und auf ihre Funktion in Erzählliteratur oder Journalismus hin untersucht. In einem zweiten Schritt wird jeweils nach der Übertragbarkeit dieser sprachlichen Mittel auf Fachtexte gefragt. Anhand parallel ausgerichteter Beispiele wird eine mögliche verlagerte Funktion im Wissenschaftskontext skizziert. Der erhoffte Erkenntnisgewinn des Vortrags betrifft sowohl das Verfassen eigener Publikationen als auch die Vermittlung von Schreibfähigkeiten für künftige Fachautor*innen, weshalb die Formulierungsbeispiele verschiedensten, auch technischen und naturwissenschaftlichen Domänen entnommen sind.
(Literaturangabe: Stein, Sol: Über das Schreiben [1995], dt. Waltraud Götting, 10. Aufl., Zweitausendeins, Frankfurt a. M., 2006, zit. S. 49)
Der Einsatz von Plagiatssoftware sollte auf die Zielgruppe abgestimmt sein. Da die Beurteilung des digitalen Prüfberichts Expertenwissen voraussetzt, erscheint ein unbegleiteter Zugriff nicht sinnvoll. Da meist nicht mit Betrugsabsicht, sondern aus Regelunkenntnis plagiiert wird, ist eine Beschränkung auf eine flächendeckende Detektion keine Lösung. Umfassendes Regelwissen, ein Verständnis für die grundlegende Bedeutung intertextueller Bezüge sowie selbstverantwortliches Handeln sind Vermittlungsziele der HTWG-Schreibberatung. Zu diesem Zweck macht das HTWG-Modell den Schreibkursbesuch zur Zulassungsvoraussetzung für die freiwillige Plagiatskontrolle und behält sich die Deutungshoheit über den Prüfbericht vor.
Smart-Future-Living-Bodensee
(2018)
Digitale Signaturen zum Überprüfen der Integrität von Daten, beispielsweise von Software-Updates, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Im Bereich der eingebetteten Systeme kommen derzeit wegen der geringen Komplexität noch überwiegend symmetri-sche Verschlüsselungsverfahren zur Berechnung eines Authentifizierungscodes zum Einsatz. Asym-metrische Kryptosysteme sind rechenaufwendiger, bieten aber mehr Sicherheit, weil der Schlüssel zur Authentifizierung nicht geheim gehalten werden muss. Asymmetrische Signaturverfahren werden typischerweise zweistufig berechnet. Der Schlüssel wird nicht direkt auf die Daten angewendet, sondern auf deren Hash-Wert, der mit Hilfe einer Hash-funktion zuvor berechnet wurde. Zum Einsatz dieser Verfahren in eingebetteten Systemen ist es erforder-lich, dass die Hashfunktion einen hinreichend gro-ßen Datendurchsatz ermöglicht. In diesem Beitrag wird eine effiziente Hardware-Implementierung der SHA-256 Hashfunktion vorgestellt.