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Magnetic nanoparticle relaxation in biomedical application: focus on simulating nanoparticle heating
(2021)
In this paper we investigate the use of deep neural networks for 3D object detection in uncommon, unstructured environments such as in an open-pit mine. While neural nets are frequently used for object detection in regular autonomous driving applications, more unusual driving scenarios aside street traffic pose additional challenges. For one, the collection of appropriate data sets to train the networks is an issue. For another, testing the performance of trained networks often requires tailored integration with the particular domain as well. While there exist different solutions for these problems in regular autonomous driving, there are only very few approaches that work for special domains just as well. We address both the challenges above in this work. First, we discuss two possible ways of acquiring data for training and evaluation. That is, we evaluate a semi-automated annotation of recorded LIDAR data and we examine synthetic data generation. Using these datasets we train and test different deep neural network for the task of object detection. Second, we propose a possible integration of a ROS2 detector module for an autonomous driving platform. Finally, we present the performance of three state-of-the-art deep neural networks in the domain of 3D object detection on a synthetic dataset and a smaller one containing a characteristic object from an open-pit mine.
Humic substances (HS), as important environmental components, are essential to soil health and agricultural sustainability. The usage of low-rank coal (LRC) for energy generation has declined considerably due to the growing popularity of renewable energy sources and gas. However, their potential as soil amendment aimed to maintain soil quality and productivity deserves more recognition. LRC, a highly heterogeneous material in nature, contains large quantities of HS and may effectively help to restore the physicochemical, biological, and ecological functionality of soil. Multiple emerging studies support the view that LRC and its derivatives can positively impact the soil microclimate, nutrient status, and organic matter turnover. Moreover, the phytotoxic effects of some pollutants can be reduced by subsequent LRC application. Broad geographical availability, relatively low cost, and good technical applicability of LRC offer the advantage of easy fulfilling soil amendment and conditioner requirements worldwide. This review analyzes and emphasizes the potential of LRC and its numerous forms/combinations for soil amelioration and crop production. A great benefit would be a systematic investment strategy implicating safe utilization and long-term application of LRC for sustainable agricultural production.
Isolierung, finanzielle Not und Zukunftsängste: Die sozialen Folgen des Corona-Lockdowns sind gravierend. Oftmals wird der Fokus in der Pandemie auf die wirtschaftlichen Folgen und die Auslastung des Gesundheitssystems gelegt, doch die Auswirkungen des Shutdowns sind weitaus vielschichtiger. Die Philippinen hatten einen der längsten und härtesten Lockdowns der Welt. Im internationalen Vergleich fällt auf, dass der Ton, den der Präsident anschlägt, besonders rau ist und die Einschränkungen des gesellschaftlichen Lebens strikt und gnadenlos sind. Der Dokumentarfilm „LOCKDOWN - a documentary about the corona crisis in the Philippines“ gibt einen Einblick in das Leben der Betroffenen. Aus Sicht der Befragten wird eine multiperspektivische Geschichte erzählt, die von dem Lockdown und seinen Folgen auf der philippinischen Insel Boracay handelt.
Konzeption eines Flagship-Stores mit Wohlfühl- und Erlebnis-Spaces
Die Bedürfnisse von Besuchern und Kunden eines Geschäfts haben sich über die letzten Jahre stark verändert. Sie möchten das ihr Kauf zum Erlebnis wird. Auf Basis dieser Erkenntnis wurde im Rahmen dieser Arbeit zusammen mit den Produkten des Weltmarktführers für Teichtechnik und Aquaristik „OASE – Living Water“ ein Storekonzept geschaffen. Dieses verbindet den Verkaufsraum mit unterschiedlichen Erlebniswelten, welche auf die jeweilig ausgestellte Produktkategorie abgestimmt sind. Zusätzlich eröffnet ein diverser und aufregend gestalteter Gartenbereich der zum Entspannen und Verweilen einlädt. Der herausstechende Aspekt des Konzepts ist, dass die Produkte sowohl als reines Produkt, als auch in verbauter Version in Aktion zu sehen sind. Auf diese Art bietet die Marke „OASE – Living Water“ ein neues Kauf-Erlebnis an.
Living product: ein Ansatz, lebendige Organismen mit einem Produkt zu vereinen und nutzbar zu machen
(2021)
Diese Arbeit setzt sich mit der Frage auseinander, in welcher Form sich lebendige Organismen – hier insbesondere Pilze - in die Produktwelt integrieren lassen. In welcher Art und Weise beeinflusst ein Organismus das Produkterlebnis?
Im Rahmen dieser Arbeit sind vier verschiedene Produkte entstanden, die die Stärken des Materials Myzelium demonstrieren. Myzelium bezeichnet das sehr dichte Wurzelnetzwerk eines Pilzes. Dieses lebendige Netzwerk kann dazu genutzt werden, um organische Stoffe miteinander zu verwachsen und somit Formen entstehen zu lassen. Die so entstandenen Produkte sind in eine Konzeptumgebung eingebettet, in der der Verbrauchende die Natur durch naturnähere Produkte (Form, Material und gewachsene Strukturen) neu erlebt.
Gezeigt wird ein Packaging für Einmachgläser, ein Kressebeet, ein Wandregal und ein Teelicht.
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.
Lignite biosolubilization and bioconversion by Bacillus sp.: the collation of analytical data
(2021)
The vast metabolic potential of microbes in brown coal (lignite) processing and utilization can greatly contribute to innovative approaches to sustainable production of high-value products from coal. In this study, the multi-faceted and complex coal biosolubilization process by Bacillus sp. RKB 7 isolate from the Kazakhstan coal-mining soil is reported, and the derived products are characterized. Lignite solubilization tests performed for surface and suspension cultures testify to the formation of numerous soluble lignite-derived substances. Almost 24% of crude lignite (5% w/v) was solubilized within 14 days under slightly alkaline conditions (pH 8.2). FTIR analysis revealed various functional groups in the obtained biosolubilization products. Analyses of the lignite-derived humic products by UV-Vis and fluorescence spectrometry as well as elemental analysis yielded compatible results indicating the emerging products had a lower molecular weight and degree of aromaticity. Furthermore, XRD and SEM analyses were used to evaluate the biosolubilization processes from mineralogical and microscopic points of view. The findings not only contribute to a deeper understanding of microbe–mineral interactions in coal environments, but also contribute to knowledge of coal biosolubilization and bioconversion with regard to sustainable production of humic substances. The detailed and comprehensive analyses demonstrate the huge biotechnological potential of Bacillus sp. for agricultural productivity and environmental health.
As a low-input crop, Miscanthus offers numerous advantages that, in addition to agricultural applications, permits its exploitation for energy, fuel, and material production. Depending on the Miscanthus genotype, season, and harvest time as well as plant component (leaf versus stem), correlations between structure and properties of the corresponding isolated lignins differ. Here, a comparative study is presented between lignins isolated from M. x giganteus, M. sinensis, M. robustus and M. nagara using a catalyst-free organosolv pulping process. The lignins from different plant constituents are also compared regarding their similarities and differences regarding monolignol ratio and important linkages. Results showed that the plant genotype has the weakest influence on monolignol content and interunit linkages. In contrast, structural differences are more significant among lignins of different harvest time and/or season. Analyses were performed using fast and simple methods such as nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Data was assigned to four different linkages (A: β-O-4 linkage, B: phenylcoumaran, C: resinol, D: β-unsaturated ester). In conclusion, A content is particularly high in leaf-derived lignins at just under 70% and significantly lower in stem and mixture lignins at around 60% and almost 65%. The second most common linkage pattern is D in all isolated lignins, the proportion of which is also strongly dependent on the crop portion. Both stem and mixture lignins, have a relatively high share of approximately 20% or more (maximum is M. sinensis Sin2 with over 30%). In the leaf-derived lignins, the proportions are significantly lower on average. Stem samples should be chosen if the highest possible lignin content is desired, specifically from the M. x giganteus genotype, which revealed lignin contents up to 27%. Due to the better frost resistance and higher stem stability, M. nagara offers some advantages compared to M. x giganteus. Miscanthus crops are shown to be very attractive lignocellulose feedstock (LCF) for second generation biorefineries and lignin generation in Europe.
The feasibility of light-addressed detection and manipulation of pH gradients inside an electrochemical microfluidic cell was studied. Local pH changes, induced by a light-addressable electrode (LAE), were detected using a light-addressable potentiometric sensor (LAPS) with different measurement modes representing an actuator-sensor system. Biosensor functionality was examined depending on locally induced pH gradients with the help of the model enzyme penicillinase, which had been immobilized in the microfluidic channel. The surface morphology of the LAE and enzyme-functionalized LAPS was studied by scanning electron microscopy. Furthermore, the penicillin sensitivity of the LAPS inside the microfluidic channel was determined with regard to the analyte’s pH influence on the enzymatic reaction rate. In a final experiment, the LAE-controlled pH inhibition of the enzyme activity was monitored by the LAPS.
Intelligent autonomous software robots replacing human activities and performing administrative processes are reality in today’s corporate world. This includes, for example, decisions about invoice payments, identification of customers for a marketing campaign, and answering customer complaints. What happens if such a software robot causes a damage? Due to the complete absence of human activities, the question is not trivial. It could even happen that no one is liable for a damage towards a third party, which could create an uncalculatable legal risk for business partners. Furthermore, the implementation and operation of those software robots involves various stakeholders, which result in the unsolvable endeavor of identifying the originator of a damage. Overall it is advisable to all involved parties to carefully consider the legal situation. This chapter discusses the liability of software robots from an interdisciplinary perspective. Based on different technical scenarios the legal aspects of liability are discussed.
Let´s change fashion!: Eine Image-Kampagne der Fair Wear Foundation
für faire und nachhaltige Mode.
(2021)
Fast Fashion-Ketten beherrschen die Modewelt. Doch einige Unternehmen, Siegel und Stiftungen versuchen die Textilindustrie neu umzugestalten. Um die Modeindustrie nachhaltig zu verändern, müssen allerdings auch den Kunden die schlechten Arbeitsbedingungen und die negativen Einflüsse der Textilbranche auf die Umwelt bewusst werden.
Das konkrete Ziel der erstellten Kampagne ist es, modebewusste Menschen davon zu überzeugen Fast Fashion hinter sich zu lassen. Es soll also ein Umdenken bei den Konsumenten stattfinden. Die Fair Wear Foundation und ihre Mitglieder vertreten die Vision, dass Mode auch fair und nachhaltig sein kann. Genau diese Vision soll mit der Kampagne vermittelt und an die Konsumenten weitergetragen werden.
Mit dem Projekt wird sich dem Problem der weltweiten Lebensmittelverschwendung angenommen und versucht Abfälle in Privathaushalten primär industrialisierter Staaten zu reduzieren. Mit jährlich 1,3 Milliarden Tonnen landet circa ein Drittel aller weltweit produzierten Lebensmittel im Müll. Einen Großteil dieser Abfälle ist vermeidbar, besonders dort, wo man im Überfluss lebt.
Das konzipierte Möbelstück soll die Lagerungsmöglichkeiten des Nutzers optimieren und somit für die Wertschätzung von Lebensmitteln sensibilisieren. Für das Möbelstück werden ausschließlich natürliche Materialien verwendet, welche in ihrer Charakteristik optimal zum Funktionsumfang passen, der für die Lagerung benötigt wird. Das Material Terracotta ermöglicht es, mittels Verdunstungskühlung stromlos Gemüse kalt zu halten. Antibakterielles Holz tötet schädliche Bakterien ab. Die Konstruktion ermöglicht somit eine fachgerechte Lebensmittelagerung und ermöglicht sowohl sehr flexible Nutzung, wie auch leichte Reparatur.
Lebensmitteletiketten und Inhaltsstoffe: Eine interaktive Anwendung über verarbeitete Lebensmittel
(2021)
Verarbeitete Lebensmittel werden im Alltag vieler Verbraucher häufig konsumiert. Dabei hat der Konsum über einen längeren Zeitraum hinweg einen negativen Einfluss auf die Gesundheit. Vor allem bei Produktverarbeitung, Zusatzstoffen und der Lebensmittelkennzeichnung ist häufig Aufklärung nötig. Dieses Projekt setzt an dieser Stelle an, räumt auf mit Missverständnissen rund um das Thema und schafft Klarheit.
In einer interaktiven App absolvieren die Anwendenden ein Quiz und werden mit ihrem eigenen Wissensstand konfrontiert. Auf jede Frage folgen eine kurze Information und eine Handlungsempfehlung, die Wissenslücken füllen. Mithilfe von Animationen werden die Informationen visuell untermauert.
Im Katalog finden Nutzende zu jedem Zusatzstoff spezifische Informationen zur Herstellung, Verarbeitung und gesundheitlichen Aspekten. Such-, Filter- und Speicherfunktion ermöglichen eine individuelle Anwendung.
Ziel der Arbeit war es eine spielerische Lernanwendung für Studierende der FH-Aachen zu entwickeln, um das individuelle Lernen zu fördern. Dabei lag der Fokus auf der Konzeptentwicklung eines Serious Games für die Fachhochschule Aachen. Abgeleitet von Motivationstheorien, Game Design Frameworks und Eigenschaften von digitalen spielerischen Konzepten wurde ein Vorgehensmodell zur Konzeptentwicklung eines Serious Games erstellt. Wichtige Punkte für die Anwendung waren eine intensive Austauschmöglichkeiten für Studierende und das Integrieren dieser in die Lehrveranstaltungen der FH-Aachen. In der abschließenden Evaluation wurde positives Feedback der Studierenden eingeholt und damit das Ziel der Arbeit erreicht.
Zusätzlich wurde für das erarbeitete Konzept die Wirtschaftlichkeit überprüft. Dafür wurde während der Bearbeitungszeit mit einem aufgestellten Team ein Business Plan für das Förderprogramm Start-Up transfer.NRW entwickelt.