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Geochemical characterisation of hypersaline waters is difficult as high concentrations of salts hinder the analysis of constituents at low concentrations, such as trace metals, and the collection of samples for trace metal analysis in natural waters can be easily contaminated. This is particularly the case if samples are collected by non-conventional techniques such as those required for aquatic subglacial environments. In this paper we present the first analysis of a subglacial brine from Taylor Valley, (~ 78°S), Antarctica for the trace metals: Ba, Co, Mo, Rb, Sr, V, and U. Samples were collected englacially using an electrothermal melting probe called the IceMole. This probe uses differential heating of a copper head as well as the probe’s sidewalls and an ice screw at the melting head to move through glacier ice. Detailed blanks, meltwater, and subglacial brine samples were collected to evaluate the impact of the IceMole and the borehole pump, the melting and collection process, filtration, and storage on the geochemistry of the samples collected by this device. Comparisons between melt water profiles through the glacier ice and blank analysis, with published studies on ice geochemistry, suggest the potential for minor contributions of some species Rb, As, Co, Mn, Ni, NH4+, and NO2−+NO3− from the IceMole. The ability to conduct detailed chemical analyses of subglacial fluids collected with melting probes is critical for the future exploration of the hundreds of deep subglacial lakes in Antarctica.
Concentrating Solar Power
(2021)
The focus of this chapter is the production of power and the use of the heat produced from concentrated solar thermal power (CSP) systems.
The chapter starts with the general theoretical principles of concentrating systems including the description of the concentration ratio, the energy and mass balance. The power conversion systems is the main part where solar-only operation and the increase in operational hours.
Solar-only operation include the use of steam turbines, gas turbines, organic Rankine cycles and solar dishes. The operational hours can be increased with hybridization and with storage.
Another important topic is the cogeneration where solar cooling, desalination and of heat usage is described.
Many examples of commercial CSP power plants as well as research facilities from the past as well as current installed and in operation are described in detail.
The chapter closes with economic and environmental aspects and with the future potential of the development of CSP around the world.
Test-retest reliability of the internal shoulder rotator muscles' stretch reflex in healthy men
(2021)
Until now the reproducibility of the short latency stretch reflex of the internal rotator muscles of the glenohumeral joint has not been identified. Twenty-three healthy male participants performed three sets of external shoulder rotation stretches with various pre-activation levels on two different dates of measurement to assess test-retest reliability. All stretches were applied with a dynamometer acceleration of 104°/s2 and a velocity of 150°/s. Electromyographical response was measured via surface EMG. Reflex latencies showed a pre-activation effect (ƞ2 = 0,355). ICC ranged from 0,735 to 0,909 indicating an overall “good” relative reliability. SRD 95% lay between ±7,0 to ±12,3 ms.. The reflex gain showed overall poor test-retest reproducibility. The chosen methodological approach presented a suitable test protocol for shoulder muscles stretch reflex latency evaluation. A proof-of-concept study to validate the presented methodical approach in shoulder involvement including subjects with clinically relevant conditions is recommended.
One central challenge for self-driving cars is a proper path-planning. Once a trajectory has been found, the next challenge is to accurately and safely follow the precalculated path. The model-predictive controller (MPC) is a common approach for the lateral control of autonomous vehicles. The MPC uses a vehicle dynamics model to predict the future states of the vehicle for a given prediction horizon. However, in order to achieve real-time path control, the computational load is usually large, which leads to short prediction horizons. To deal with the computational load, the control algorithm can be parallelized on the graphics processing unit (GPU). In contrast to the widely used stochastic methods, in this paper we propose a deterministic approach based on grid search. Our approach focuses on systematically discovering the search area with different levels of granularity. To achieve this, we split the optimization algorithm into multiple iterations. The best sequence of each iteration is then used as an initial solution to the next iteration. The granularity increases, resulting in smooth and predictable steering angle sequences. We present a novel GPU-based algorithm and show its accuracy and realtime abilities with a number of real-world experiments.
Conventional EEG devices cannot be used in everyday life and hence, past decade research has been focused on Ear-EEG for mobile, at-home monitoring for various applications ranging from emotion detection to sleep monitoring. As the area available for electrode contact in the ear is limited, the electrode size and location play a vital role for an Ear-EEG system. In this investigation, we present a quantitative study of ear-electrodes with two electrode sizes at different locations in a wet and dry configuration. Electrode impedance scales inversely with size and ranges from 450 kΩ to 1.29 MΩ for dry and from 22 kΩ to 42 kΩ for wet contact at 10 Hz. For any size, the location in the ear canal with the lowest impedance is ELE (Left Ear Superior), presumably due to increased contact pressure caused by the outer-ear anatomy. The results can be used to optimize signal pickup and SNR for specific applications. We demonstrate this by recording sleep spindles during sleep onset with high quality (5.27 μVrms).
Multi-attribute relation extraction (MARE): simplifying the application of relation extraction
(2021)
Natural language understanding’s relation extraction makes innovative and encouraging novel business concepts possible and facilitates new digitilized decision-making processes. Current approaches allow the extraction of relations with a fixed number of entities as attributes. Extracting relations with an arbitrary amount of attributes requires complex systems and costly relation-trigger annotations to assist these systems. We introduce multi-attribute relation extraction (MARE) as an assumption-less problem formulation with two approaches, facilitating an explicit mapping from business use cases to the data annotations. Avoiding elaborated annotation constraints simplifies the application of relation extraction approaches. The evaluation compares our models to current state-of-the-art event extraction and binary relation extraction methods. Our approaches show improvement compared to these on the extraction of general multi-attribute relations.
Communication via serial bus systems, like CAN, plays an important role for all kinds of embedded electronic and mechatronic systems. To cope up with the requirements for functional safety of safety-critical applications, there is a need to enhance the safety features of the communication systems. One measure to achieve a more robust communication is to add redundant data transmission path to the applications. In general, the communication of real-time embedded systems like automotive applications is tethered, and the redundant data transmission lines are also tethered, increasing the size of the wiring harness and the weight of the system. A radio link is preferred as a redundant transmission line as it uses a complementary transmission medium compared to the wired solution and in addition reduces wiring harness size and weight. Standard wireless links like Wi-Fi or Bluetooth cannot meet the requirements for real-time capability with regard to bus communication. Using the new dual-mode radio enables a redundant transmission line meeting all requirements with regard to real-time capability, robustness and transparency for the data bus. In addition, it provides a complementary transmission medium with regard to commonly used tethered links. A CAN bus system is used to demonstrate the redundant data transfer via tethered and wireless CAN.
Kleidung ist ein Kommunikationsmedium. Im Projekt wird Bekleidung als Informationsträger genutzt, um über die verschiedenen Abschnitte im Zyklus eines Kleidungsstücks sowie die Missstände in der Bekleidungsindustrie zu informieren. Entstanden sind 6 Kleidungsstücke, jeweils eins pro Abschnitt im Zyklus, vom Baumwollanbau über Spinnereien, Produktionsfabriken, dem Einzelhandel und Gebrauch bis zur Entsorgung.
Die einfach gehaltenen Kleidungsstücke besitzen Aufdrucke. Über eine Augmented-Reality-App können die Kleidungsstücke gescannt werden. In Kombination mit der digitalen Ebene werden die Aufdrucke zu Informationsgrafiken. So wird unter anderem über die grausamen Arbeitsumstände in der Produktion informiert oder darüber, dass wir unsere Kleidungsstücke durchschnittlich nur 4x anziehen. Immer geht es darum, den Betrachter dazu anzuregen, seine Konsumentscheidungen zu überdenken.
Der Wunsch nach Gesundheit und Individualisierung der eigenen Freizeit als Ausgleich zum Alltag ist heute in der Gesellschaft so ausgeprägt wie noch nie. Dabei sind die positiven Auswirkungen körperlicher Aktivität auf das Immunsystem, die Lebenserwartung und die Leistungsfähigkeit immer bekannter. Diese Abschlussarbeit greift die erkannte Entwicklung und den wachsenden Wunsch der Nutzenden nach individuellem Fitnesstraining im Freien auf. Das entstandene Outdoor-Trainingssystem „TREICK“ ermöglicht ein mobiles, orts- und zeitunabhängiges Training der eigenen Fitness. Durch „TREICK“ kann der Sportler physiologisch sinnvolle Eigengewichtsübungen in einer selbst gewählten Umgebung ausführen, wodurch das Wohlbefinden und damit die Gesundheit gefördert werden kann. Das System kann als Rucksack oder Fahrradtasche transportiert werden, wobei die Trainingsmatte als Verpackung dient.
Living Books ist ein in Aachen stationiertes Event der Buchhandlungskette Mayersche, welches Kinder und Jugendliche zum Lesen animieren soll, indem Technik und Unterhaltungsmedien mit dem Buch verbunden werden. Hierzu werden die Möglichkeiten der virtuellen Realität genutzt sowie einzigartige Marketingstrategien, die sich ebenfalls neuartiger Technik bedienen, um das Interesse und die Neugierde junger Menschen zu wecken. Vor Ort wird man zum ersten Mal mit dem Buch konfrontiert. Bis dahin wirkt das Event schlichtweg wie ein Fantreffen zu Buchverfilmungen. Nacheinander betreten die jungen Besucher mithilfe einer VR-Brille eine Welt, die einem Buch entstammt, um ihnen die Geschichte spielerisch näherzubringen. Mithilfe der neuen Welt und einem plötzlichen Ende soll Neugierde für das Buch geweckt werden. Das Interesse für die Geschichte soll am Ende größer sein als die Abneigung gegen das Lesen.
Da die Gesellschaft in Deutschland immer älter wird, steigt auch die Nachfrage nach Gehhilfen wie beispielsweise einem Rollator. Im Alter steigt das Erkrankungsrisiko für Krankheiten, die die Mobilität erschweren können. An diesem Punkt setzt der Rollator MORO an und bietet wieder Sicherheit beim Gehen.
Für den MORO sind Hindernisse wie Bordsteinkanten kein Problem, da er sie mit speziellen Rädern spielend überwinden kann. Zusätzlich bietet er ergonomische Handgriffe, die entsprechend der jeweiligen Krankheit angepasst und ausgetauscht werden können sowie einen Sitz und eine Rückenlehne. Da der MORO aus Carbon hergestellt wird, ist er leicht in der Handhabung und somit wird die Mitnahme im Auto oder Bus und Bahn erleichtert. Durch seine verbesserte Ergonomie, individueller Anpassung und Leichtigkeit kann man wieder selbstständig durch die Welt gehen.
This book provides a compact introduction to the bootstrap method. In addition to classical results on point estimation and test theory, multivariate linear regression models and generalized linear models are covered in detail. Special attention is given to the use of bootstrap procedures to perform goodness-of-fit tests to validate model or distributional assumptions. In some cases, new methods are presented here for the first time.
The text is motivated by practical examples and the implementations of the corresponding algorithms are always given directly in R in a comprehensible form. Overall, R is given great importance throughout. Each chapter includes a section of exercises and, for the more mathematically inclined readers, concludes with rigorous proofs. The intended audience is graduate students who already have a prior knowledge of probability theory and mathematical statistics.
Die ästhetische Tonalität des Jazz : Immersion durch 3D-Visualisierung und musikalische Interaktion
(2021)
Das Ausstellungskonzept »Free Jazz: A Collective Improvisation« widmet sich der ästhetischen Tonalität des gleichnamigen Albums von Ornette Coleman. Das besagte Album bildete den Grundstein für die Etablierung des Free Jazz – einer Musikform, die sich durch ihre schrille, hierarchiefreie Klangwelt sowie ein freies Improvisationsspiel auszeichnet und mit den gängigen Konventionen des Jazz bricht. Zu jedem der 8 Musiker, welche gemeinsam das von Coleman zusammengestellte Doppelquartett ergeben, wurden individuell abgestimmte, animierte und interaktive 3D-Gebilde konzipiert. Diese reagieren auf den Sound der jeweiligen Instrumente sowie die Position der Besuchenden und ermöglichen einen audiovisuellen, immersiven Zugang zum Album. Die Interaktion zwischen dem Publikum und den Gebilden schafft Raum für eine kollektive Improvisation auf sowohl der visuellen als auch auditiven Ebene.