The 100 most recently published documents
Obstacle encounter probability dependent local path planner for UAV operation in urban environments
(2024)
Unmanned aerial vehicles (UAVs) are well-suited for various short-distance missions in urban environments. However, the path planner of such UAV is constantly challenged with the choice between avoiding obstacles horizontally or vertically. If the path planner relies on sensor information only, i.e. the path planner is a local planner, usually predefined manoeuvres or preferences are used to find a possible way. However, this method is stiff and inflexible. This work proposes a probabilistic decision-maker to set the control parameters of a classic local path planner during a flight mission. The decision-maker defines whether performing horizontal or vertical avoidance is preferable based on the probability of encountering a given number of obstacles. Here, the decision-maker considers predictions of possible future avoidance manoeuvres. It also defines an ideal flight altitude based on the probability of encountering obstacles. This work analyses the building height of all European capital cities and the probability of encountering obstacles at different altitudes to feed the decision-maker. We tested the feasibility of the proposed decision-maker with the 3DVFH*, a commonly used local path planner, in multiple simulations. The proposed probabilistic decision-maker allows the local path planner to reach the goal point significantly more often than the standard version of the 3DVFH*.
As ultrahigh field cardiac MRI becomes more widespread in the (pre)clinical research arena the propensity of ECG recordings to interference from electromagnetic fields and magneto-hydrodynamic effects increases and with it the motivation for a practical gating/triggering alternative. This study compares the feasibility, efficacy and reliability phonocardiogram (ACT), vector electrocardiogram (VCG) and traditional pulse oximetry (pO2) triggered MRI for left ventricular function assessment at 7.0T. ACTs intrinsic insensitivity to interference from electro-magnetic fields and magneto-hydrodynamic effects results in an excellent trigger reliability and renders it suitable for global cardiac function assessment at ultrahigh magnetic field strengths.
FUSION: Feature-based Processing of Heterogeneous Documents for Automated Information Extraction
(2022)
Information Extraction (IE) processes are often business-critical, but very hard to automate due to a heterogeneous data basis. Specific document characteristics, also called features, influence the optimal way of processing. Architecture for Automated Generation of Distributed Information Extraction Pipelines (ARTIFACT) supports businesses in successively automating their IE processes by finding optimal IE pipelines. However, ARTIFACT treats each document the same way, and does not enable document-specific processing. Single solution strategies can perform extraordinarily well for documents with particular traits. While manual approvals are superfluous for these documents, ARTIFACT does not provide the opportunity for Fully Automatic Processing (FAP). Therefore, we introduce an enhanced pattern that integrates an extensible and domain-independent concept of feature detection based on microservices. Due to this, we create two fundamental benefits. First, the document-specific process ing increases the quality of automated generated IE pipelines. Second, the system enables FAP to eliminate superfluous approval efforts.
In most municipal wastewater treatment plants (MWWTPs) that employ activated sludge systems for nitrogen (N) removal, aeration accounts for approximately 50–60 % of all electricity consumption. Deammonifikation (DEA) is well-recognized as an energy–efficient technology although its mainstream implementation is still questionable. The aim of the presented work was to determine the operational window of various deammonifying sludges (S1–S7) in NRW from side of MWWTPs with respect to the operational factors temperature (8–50 °C), pHvalue (3.5–10.5), and COD/N ratio (0.5–6). Efficiencies up to 3 mg N L⁻¹h⁻¹were achievable even below 15 °C except for S6. All of the sludges except S6 achieved an elimination rate of more than 2.08–16 mg N L⁻¹ h⁻¹ in the main stream pH range (7–8). At a COD/N ratio > 1.5, the metabolism of DEA was disturbed. Although N/DN was suspected to have occurred at higher COD/N ratio, no increase in elimination rate was observed for most of the sludges. All the sludges fulfilled the minimum requirement of N-elimination rate (2.08 mg N L⁻¹h⁻¹ ), which leads to a comparable reactor volume to conventional WWTP. A large-scale implementation of a main stream DEA in full stream cannot yet be recommended on the basis of these results but semi-technical trials.
Das Projekt »BEYSFREUDIG« stellt ein komödiantisches Serienformat dar, das von dem Karnevalisten Thomas Beys moderiert wird. Übertragen wird das Format vom Jülicher Kultur- und Stadtmagazin »HERZOG«, wodurch ein regionales Publikum angesprochen wird. Um eine flexible Platzierung an verschiedenen Orten der Stadt Jülich zu ermöglichen, befindet sich das Studio in einem restaurierten Wohnwagen, womit ebenso eine direkte Einbindung der Zuschauer:innen möglich ist. Die Restaurierung des Wohnwagens wurde in einer 14-teiligen Videoreihe festgehalten. Außerdem sorgt auch die Implementierung interaktiver Elemente wie der »HERZOG-Challenge« für eine optimale Einbindung der Rezipierenden in die »Früh-Night-Show«. Das Wohnwagen-Studio schafft neben der inhaltlichen zusätzlich eine räumliche Nähe zu den Zuschauer:innen und bietet dabei neuen Untermarken des HERZOG-Magazins wie »BEYSFREUDIG« eine Bühne.
"Meteor" ist ein Kurzfilm, der durch die persönliche Perspektive einer einzelnen Person ein Gedankenexperiment zu einem verpassten Erstkontakt mit einer fremden, intelligenten Spezies behandelt. Während uns der Erzähler die Erfahrung schildert, die er erlebte, sehen wir, wie er diese Momente erlebt hat. Nachdem ein leuchtendes Objekt in der Nähe seiner Heimat eingeschlagen ist, fingen Veränderungen in der Umgebung an, die er Anomalien nennt. Ihn stören diese Anomalien und es baut sich ein Frust bei ihm auf. Als Kernthematik behandelt der Film die Notwendigkeit von persönlicher Weiterentwicklung, Selbstreflexion und dem Hinterfragen der eigenen Wahrnehmungen.
Das „Greifswald Moor Centrum“ bietet auf wissenschaftlicher Grundlage Lösungsansätze für gesellschaftliche Herausforderungen und Probleme, die durch die Trockenlegung von Mooren entstehen. Das entwickelte Konzept für das neue Erscheinungsbild vermittelt wissenschaftliche Informationen auf eine übersichtliche und ansprechende Weise. Das Moor wurde bildlich auf die Gestaltung übertragen, indem jedes Thema eine eigene Schicht, bzw. Informationsebene darstellt und Leser:innen wortwörtlich „in die Tiefe“ des Moores eindringen können. Die neue Bild- und Grafiksprache schafft einen eigenen Charakter und verbindet Elemente der Wissenschaft mit der Natürlichkeit des Moores. Die Institution erhält hierdurch nicht nur einen Wiedererkennungswert, der es ihr ermöglicht, sich von der Konkurrenz abzusetzen, sondern kann durch ansprechende Aufbereitung von Information eine größere Reichweite erlangen. Langfristig soll so ein wesentlicher Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden.
Interoperability at the field level is dependent on the specific technology implementation and its semantics. Integrating field devices with different communication protocols is not a simple process, as there is no direct semantic mapping between them. In recent years, standards such as the OPC UA Field eXchange and the Asset Administration Shell have proposed neutral data models to reduce the heterogeneity of field device semantics. However, to integrate different field device standards, a formal mapping between the semantic terms of these standards and the neutral data models must still be defined. A research topic that remains open is how different standards can be automatically mapped to a neutral interface independent of their implementation. In this paper we present a novel approach that generalizes the semantics of field devices at the communication level, enabling the use of inference rules that are independent of specific standards. Our method, based on the Industry 4.0 Field Device ontology, identifies the generic type of any field device and provides an interoperable capability description adaptable to various protocols. The framework includes a semantic broker that automates the creation of device instances, executes inference requests, and generates a generic semantic model for field devices. The objective of this work is to simplify the integration of field device semantics, with a generalization of the application layer and facilitate their mapping to other higher-level data models.
Im November 2011 wurde vom Rat der Landeshauptstadt Düsseldorf ein Konzept beschlossen, das neben dem hier beschrieben Sanierungskonzept auch betriebliche Maßnahmen umfasst und nun dem Stadtentwässerungsbetrieb als Grundlage für weiteres Handeln dient. Die Entwicklung und Begründung dieses Konzepts, beginnend mit einem Vorläufer aus dem Jahr 1986, werden beschrieben. Ziel ist es, die Substanz der Düsseldorfer Kanalisation langfristig zu erhalten bei Akzeptanz durch die Bevölkerung. Der Netzzustand in Düsseldorf hebt sich positiv vom Bundesdurchschnitt ab.
Railway brake systems
(2024)
This book offers a timely introduction to railway brake systems. It introduces operational aspects as well as a set of rail vehicle specific requirements, such as wheel-rail contact and rail vehicle dynamics. It discusses the process of brake control, in particular for automatic pneumatic brake system and brake systems for multiple units. In turn, the book gives insights into braking force generation, covering both friction brake systems and regenerative brakes. It also describes performance calculations, discussing concepts for brake systems design. Despite the focus is mainly on European braking systems, the book identifies key and general aspects, thus offering an inspiring reading for researchers and professionals that are active both inside and outside of Europe.
Comparative performance analysis of active learning strategies for the entity recognition task
(2024)
Supervised learning requires a lot of annotated data, which makes the annotation process time-consuming and expensive. Active Learning (AL) offers a promising solution by reducing the number of labeled data needed while maintaining model performance. This work focuses on the application of supervised learning and AL for (named) entity recognition, which is a subdiscipline of Natural Language Processing (NLP). Despite the potential of AL in this area, there is still a limited understanding of the performance of different approaches. We address this gap by conducting a comparative performance analysis with diverse, carefully selected corpora and AL strategies. Thereby, we establish a standardized evaluation setting to ensure reproducibility and consistency across experiments. With our analysis, we discover scenarios where AL provides performance improvements and others where its benefits are limited. In particular, we find that strategies including historical information from the learn ing process and maximizing entity information yield the most significant improvements. Our findings can guide researchers and practitioners in optimizing their annotation efforts.
Grundordnung der FH Aachen
(2024)
Die bauliche Substanz eines Kanalnetzes ist eine wichtige Kenngröße zur mittelfristigen Planungsunterstützung und zur Entwicklung von Sanierungsstrategien. Verschiedene Ansätze zur Substanzklassifizierung wurden bereits in der Vergangenheit entwickelt. Es existiert bisher aber noch kein allgemeingültiger Standard. In diesem Artikel werden die Ergebnisse des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Verbundvorhabens „Entwicklung eines Standards zur Bewertung und Klassifizierung der baulichen Substanz von Kanalisationen“ (SubKanS) vorgestellt. Ausgehend von den Anforderungen und Erwartungen der Netzbetreiber an eine solche Klassifizierung wird die Abnutzung einer Haltung auf Basis von Einzelzuständen nach Schadensart und -ausprägung mit unterschiedlicher Gewichtung ermittelt und eine Substanzklasse zugeordnet. Die Kalibrierung der Modellparameter und Zuordnungsregeln erfolgte auf Basis von Experteneinschätzungen und statistischen Auswertungen von ca. 100 000 Haltungen.
Die Länge des bundesdeutschen Kanalnetzes betrug 2016 gemäß einer Umfrage der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA) 594.334 Kilometer (Berger et al., 2020). Der spezifische Wiederbeschaffungswert des Kanalnetzes wird in diesen Untersuchungen mit 1.794 Euro/Meter angegeben. Bezogen auf die Ge samtlänge des bundesdeutschen Kanalnetzes ergibt sich somit eine Größenordnung von 1,1 Billionen Euro allein als Wieder beschaf fungswert für die Abwasserkanäle. Wird die Altersverteilung im Kanalnetz betrachtet, so sind rund 33 % der Kanäle älter als 50 Jahre, 15 % älter als 75 Jahre und 8 % sogar älter als 100 Jahre. Insgesamt besteht ein kurz bis mittelfristiger Sanierungsbedarf auf etwa einem Fünftel der Gesamtlänge des öf fentlichen Kanalnetzes (Berger et al., 2020). Hinzu kommt, dass eine fortschreitende Alterung von Abwassersystemen zu beobachten ist und damit die Anpassung der Investitionen zum Werterhalt der Ab wasseranlagen und zur Sicherstellung ihrer Funktionalität notwendig sein wird
Entsprechend § 46 des Landeswassergesetzes Nordrhein-Westfalen müssen Kommunen in Nordrhein-Westfalen alle sechs Jahre ein Abwasserbeseitigungskonzept (ABK) erstellen. Dabei sind erforderliche Maßnahmen zur Beseitigung identifizierter Defizite zu spezifizieren und der erforderliche Finanzbedarf sowie Zeitplan zur Umsetzung dieser Maßnahmen zu konkretisieren. Bei Erstellung des ABK 2021 in Bochum wurde als wesentliche Grundlage eine auf einem Alterungsmodell basierende substanzwertorientierte Betrachtung der Entwässerungsanlagen verwendet. Zudem wurden in besonderem Maß die erwarteten Verän-derungen aufgrund des Klimawandels, verbunden mit vermehrt auftretenden Starkregenereignissen, aber auch länger andau-ernden Hitze- und Trockenperioden sowie den Erfordernissen aus der EU-Wasserrahmenrichtlinie, berücksichtigt. Der Erarbei-tungsprozess wurde nicht als klassischer Verwaltungsvorgang angelegt, sondern folgte in beispielhafter Weise den Methoden und Ansätzen eines agilen Verwaltungsprozesses.
In common with most infrastructure systems, sewers are often inspected visually. Currently, the results from these inspections inform decisions for significant investments regarding sewer rehabilitation or replacement. In practice, the quality of the data and its analysis are not questioned although psychological research indicates that, as a consequence of the use of subjective analysis of the collected images, errors are inevitable. This article assesses the quality of the analysis of visual sewer inspection data by analysing data reproducibility; three types of capabilities to subjectively assess data are distinguished: the recognition of defects, the description of defects according to a prescribed coding system and the interpretation of sewer inspection reports. The introduced uncertainty is studied using three types of data: inspector examination results of sewer inspection courses, data gathered in day-to-day practice, and the results of repetitive interpretation of the inspection results. After a thorough analysis of the data it can be concluded that for all cases visual sewer inspection data proved poorly reproducible. For the recognition of defects, it was found that the probability of a false positive is in the order of a few percent, the probability of a false negative is in the order of 25%.
Ende 2022 erreichte das Amt für Denkmalpflege im Rheinland eine Anfrage zur Beratung hinsichtlich historischer Farbbefunde in der Trauerhalle des jüdischen Friedhofs an der Lütticher Straße 39 in Aachen. So waren durch Abplatzungen des Anstrichs an den Wänden blaue Farbreste zum Vorschein gekommen, die im Rahmen einer historischen Bauforschung zum jüdischen Friedhof durch die FH Aachen einer farbigen Gestaltung des gesamten Raumes durch den Maler Max Lazarus zugeordnet werden konnten. Sie führten zu der Frage, ob an der Decke ebenfalls noch Farbreste erhalten sind. Eine Farbuntersuchung des von Max Lazarus ausgemalten Raumes ergab schließlich erstaunliche Ergebnisse.
We generalize the projection correlation idea for testing independence of random vectors which is known as a powerful method in multivariate analysis. A universal Hilbert space approach makes the new testing procedures useful in various cases and ensures the applicability to high or even infinite dimensional data. We prove that the new tests keep the significance level under the null hypothesis of independence exactly and can detect any alternative of dependence in the limit, in particular in settings where the dimensions of the observations is infinite or tend to infinity simultaneously with the sample size. Simulations demonstrate that the generalization does not impair the good performance of the approach and confirm our theoretical findings. Furthermore, we describe the implementation of the new approach and present a real data example for illustration.
Öffentliche Räume und gemeinwohlorientierte Architekturen sind Sozialverdichtungsapparate und zentrale Aushandlungsorte einer selbstbewussten demokratischen Gesellschaft. Zugang und Teilhabe, die kollektive Programmierung über lernende Prozesse und die Einbettung in die alltägliche Handlungspraxis sind zentrale Aspekte bei der Neugestaltung dieser Orte – auch, damit sie als Katalysatoren in den umgebenden Kontext wirken und zu Möglichkeitsräumen für eine noch ungewisse Zukunft werden können.
Sewer asset management gained momentum and importance in recent years due to economic considerations, since infrastructure maintenance and rehabilitation directly represent major investments. Because physical urban water infrastructure has life expectancies of up to 100 years or more, contemporary urban drainage systems are strongly influenced by historical decisions and implementations. The current decisions taken in sewer asset management will, therefore, have a long-lasting impact on the functionality and quality of future services provided by these networks. These decisions can be supported by different approaches ranging from various inspection techniques, deterioration models to assess the probability of failure or the technical service life, to sophisticated decision support systems crossing boundaries to other urban infrastructure. This paper presents the state of the art in sewer asset management in its manifold facets spanning a wide field of research and highlights existing research gaps while giving an outlook on future developments and research areas.
Bioelectrochemical systems (BESs) offer a sustainable method for chemical production, including the enhanced production of succinic acid. By combining fermentation with BES, it could be possible to achieve sustainable succinic acid production and CO2 fixation using Actinobacillus succinogenes. In literature, the potential application of BES is commonly associated with increased succinate yields, as it is expected to enhance the availability of NADH, thereby influencing the intracellular nicotinamide adenine dinucleotide (NADH/NAD+) balance. However, it remains unclear whether BES can improve NADH regeneration and achieve higher NADH/NAD+ ratios across all growth phases of A. succinogenes. This study investigates the impact of an applied electrical potential on the intracellular NADH/NAD+ ratio during an electrochemical-assisted fermentation process. Using an adapted high-performance liquid chromatography method with a Supelcosil LC-18-T column, it was demonstrated that NADH availability in BES, particularly during the stationary growth phase, improved by up to 1.98-fold compared to the control. This enhancement in reducing power led to a succinate yield of 0.747 ± 0.01 g g−1, representing a 15.65% increase compared to a fermentation without electrochemical assistance. These findings support the expectation that the use of BES could enhance the competitiveness of bio-based succinate production.
n Planung und Durchführung von Kanalsanierungsmaßnahmen werden heute umfangreiche und detaillierte Anforderungen gestellt. Neben technischen Aspekten rücken zunehmend auch rechtliche, be triebliche und wirtschaftliche Belange in den Vordergrund. Angesichts der Vielschichtigkeit ist es zweckmäßig, eine Sanierungsstrategie zu entwickeln, die einerseits die systematische und präventive Ausrich tung der Vorgehensweise zur Einhaltung der Schutzziele sicherstellt und andererseits den Mitteleinsatz optimiert. Diese Sanierungsstra tegie ist nach DIN EN 752 (DIN, 2017) und DWAA 14314 (DWA, 2017) gleichermaßen auf den baulichbetrieblichen und den hydraulischen Sanierungsbedarf auszurichten. Zudem soll sie sich nicht auf den aktuellen Zustand des Entwässerungsnetzes beschränken, sondern muss auch zukünftige Anforderungen und Entwicklungen so weit wie möglich berücksichtigen. Um den baulichen Sanierungsbedarf vorausschauend und wirtschaft lich steuern zu können, wird neben der reinen Sicherstellung der Funktion des Entwässerungssystems zunehmend der (langfristige) Erhalt der baulichen Substanz bzw. des Anlagevermögens einbezo gen. Hierfür existieren technisch ausgereifte und etablierte Progno semodelle (vgl. auch DWA, 2012). Hydraulische Aspekte werden ins besondere bei langfristigen Betrachtungen oftmals vernachlässigt oder nur nachrangig berücksichtigt. Dabei stellen der Klimawandel und die zunehmende Flächenversiegelung eine wachsende Heraus forderung für Entwässerungssysteme dar, die bereits heute in der Sanierungsplanung zu berücksichtigen sind. Vor diesem Hintergrund wurde in dem durch das NRWUmweltminis terium geförderten Vorhaben „Koordinierte bauliche und hydraulische Sanierung von Entwässerungssystemen (kobahS)“ eine allgemein an wendbare Methodik zur Verschmelzung beider Belange ent wick elt. Dabei wurde besonderer Wert darauf gelegt, dass eine Übertrag barkeit durch freie Verfügbarkeit der verwendeten Daten sowie durch Skalierbarkeit und Unabhängigkeit von der Netzstruktur gesichert ist. Gleichzeitig ermöglicht eine weitgehende Automatisierung der nachfolgend dargestellten Schritte einen möglichst geringen Arbeits und Zeitaufwand. Validiert wurde die Methodik durch Anwendung in zwei unterschiedlich strukturierten Untersuchungsgebieten der Stadt Bochum.
Etwa jeder zehnte Mensch in Deutschland leidet unter einer Form von Diabetes. Dabei handelt es sich meist um eine chronische Erkrankung, welche den Alltag und den weiteren Gesundheitsverlauf der Personen maßgeblich beeinträchtigt. Das Ziel von „Millie“ ist es, Menschen mit Diabetes eine bessere Therapie zu ermöglichen und sie im Alltag zu entlasten. Mithilfe von „Millie“ können verschiedenste Daten gesammelt und ausgewertet werden, um die Diabetestherapie zu verbessern. Für Ärzt:innen wurde ebenfalls eine Anwendung entwickelt, welche einen einfacheren Austausch mit Patient:innen ermöglicht. Eine KI hilft zudem dabei, Probleme in der Therapie zu erfassen und zu korrigieren, sodass bessere Blutzuckerwerte erzielt werden können.
Die Publikation „Die Kunst des Denkens: der Mensch“ ist Teil der Reihe „Die Kunst des Denkens: Wie Intelligenz das Leben beeinflusst“ und beschäftigt sich mit der faszinierenden Welt des Menschen. Ziel der Arbeit ist es, die Intelligenz und Anpassungsfähigkeiten des Menschen darzustellen und die zugrunde liegenden biologischen Prozesse zu erläutern. Es werden erstaunliche kognitive Fähigkeiten unserer Spezies gezeigt und eine neue Perspektive auf die Vielfalt des Lebens und unserer eigenen Existenz eröffnet. Dies bietet nicht nur einen tiefen Einblick in unser Inneres, sondern soll auch das Interesse an wissenschaftlichen Themen fördern. Dazu verschafft die Publikation wertvolle Einsichten in das menschliche Gehirn und die vielfältigen Ausdrucksformen von Intelligenz, die uns zu dem gemacht haben, was wir heute sind.
