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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.
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.
Through a mirror darkly – On the obscurity of teaching goals in game-based learning in IT security
(2021)
Teachers and instructors use very specific language communicating teaching goals. The most widely used frameworks of common reference are the Bloom’s Taxonomy and the Revised Bloom’s Taxonomy. The latter provides distinction of 209 different teaching goals which are connected to methods. In Competence Developing Games (CDGs - serious games to convey knowledge) and in IT security education, a two- or three level typology exists, reducing possible learning outcomes to awareness, training, and education. This study explores whether this much simpler framework succeeds in achieving the same range of learning outcomes. Method wise a keyword analysis was conducted. The results were threefold: 1. The words used to describe teaching goals in CDGs on IT security education do not reflect the whole range of learning outcomes. 2. The word choice is nevertheless different from common language, indicating an intentional use of language. 3. IT security CDGs use different sets of terms to describe learning outcomes, depending on whether they are awareness, training, or education games. The interpretation of the findings is that the reduction to just three types of CDGs reduces the capacity to communicate and think about learning outcomes and consequently reduces the outcomes that are intentionally achieved.
Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten
(2021)
Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar.
The Robot Operating System (ROS) is the current de-facto standard in robot middlewares. The steadily increasing size of the user base results in a greater demand for training as well. User groups range from students in academia to industry professionals with a broad spectrum of developers in between. To deliver high quality training and education to any of these audiences, educators need to tailor individual curricula for any such training. In this paper, we present an approach to ease compiling curricula for ROS trainings based on a taxonomy of the teaching contents. The instructor can select a set of dedicated learning units and the system will automatically compile the teaching material based on the dependencies of the units selected and a set of parameters for a particular training. We walk through an example training to illustrate our work.
ESPACE – ESCAPE
(2021)
Die Arbeit „ESPACE-ESCAPE“ befasst sich mit der Frage, was entstehen kann, wenn man sich bewusst auf das einlässt, was ist, und welche ungeahnten Räume sich eröffnen, wenn dieser Zustand erst einmal akzeptiert und somit erkundet werden kann. Die Fotografien erzählen in ihrem Zusammenspiel von einer Suche, von Niedergeschlagenheit und dem Gefühl nicht von der Stelle zu kommen. Davon, sich im Kreis zu bewegen. Von vorbeiziehenden Tagen, Wochen und Monaten. Dem Wechsel zwischen Licht und Dunkelheit, deren Grenzen sich auflösen und ineinander übergehen. Dem Wunsch danach, es der Natur gleichzutun und in einen Schlaf zu fallen. Nur für eine kurze lange Weile dem Winter entgehen. So eine Art Winterschlaf eben. Die Fotografien bündeln dieses kollektive Gefühl als melancholische Sicht auf den unendlich erscheinenden Winter und dennoch: Zwischen den Zeilen liegen eine verborgene Schönheit, Hoffnung und Neuanfang.
Plant viruses are major contributors to crop losses and induce high economic costs worldwide. For reliable, on-site and early detection of plant viral diseases, portable biosensors are of great interest. In this study, a field-effect SiO2-gate electrolyte-insulator-semiconductor (EIS) sensor was utilized for the label-free electrostatic detection of tobacco mosaic virus (TMV) particles as a model plant pathogen. The capacitive EIS sensor has been characterized regarding its TMV sensitivity by means of constant-capacitance method. The EIS sensor was able to detect biotinylated TMV particles from a solution with a TMV concentration as low as 0.025 nM. A good correlation between the registered EIS sensor signal and the density of adsorbed TMV particles assessed from scanning electron microscopy images of the SiO2-gate chip surface was observed. Additionally, the isoelectric point of the biotinylated TMV particles was determined via zeta potential measurements and the influence of ionic strength of the measurement solution on the TMV-modified EIS sensor signal has been studied.
Biologically sensitive field-effect devices (BioFEDs) advantageously combine the electronic field-effect functionality with the (bio)chemical receptor’s recognition ability for (bio)chemical sensing. In this review, basic and widely applied device concepts of silicon-based BioFEDs (ion-sensitive field-effect transistor, silicon nanowire transistor, electrolyte-insulator-semiconductor capacitor, light-addressable potentiometric sensor) are presented and recent progress (from 2019 to early 2021) is discussed. One of the main advantages of BioFEDs is the label-free sensing principle enabling to detect a large variety of biomolecules and bioparticles by their intrinsic charge. The review encompasses applications of BioFEDs for the label-free electrical detection of clinically relevant protein biomarkers, deoxyribonucleic acid molecules and viruses, enzyme-substrate reactions as well as recording of the cell acidification rate (as an indicator of cellular metabolism) and the extracellular potential.
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.
Die Allianz Chronischer Seltener Erkrankungen (ACHSE) ist das einzige krankheitsübergreifende Netzwerk von und für Menschen mit einer seltenen Erkrankung in Deutschland. Insgesamt sind 4 Millionen Menschen in Deutschland von einer der rund 8.000 seltenen Krankheiten betroffen.
Durch die Seltenheit der verschiedenen Krankheiten ist es oft schwer, Experten zu finden, die richtige Versorgung sicherzustellen oder Studien durchzuführen. Betroffene fühlen sich oft nicht wahrgenommen und alleine gelassen. Die ACHSE dient als unabhängige Schnittstelle und Knotenpunkt zwischen Betroffenen, Regierung, Politik und Wirtschaft. Gemeinsam bündeln sich hier 130 Patientenorganisationen unter einem Dach, um die Betroffenen in den Fokus zu rücken. Ziel der Bachelorarbeit ist die Entwicklung eines Erscheinungsbildes sowie einer Kampagne, die das Thema mehr ins Bewusstsein der Öffentlichkeit bringt und informiert.
Bitcoin is a cryptocurrency and is considered a high-risk asset class whose price changes are difficult to predict. Current research focusses on daily price movements with a limited number of predictors. The paper at hand aims at identifying measurable indicators for Bitcoin price movements and the development of a suitable forecasting model for hourly changes. The paper provides three research contributions. First, a set of significant indicators for predicting the Bitcoin price is identified. Second, the results of a trained Long Short-term Memory (LSTM) neural network that predicts price changes on an hourly basis is presented and compared with other algorithms. Third, the results foster discussions of the applicability of neural nets for stock price predictions. In total, 47 input features for a period of over 10 months could be retrieved to train a neural net that predicts the Bitcoin price movements with an error rate of 3.52 %.
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.
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.
DO or DIE: Leistungssport
(2021)
Es ist dieser eine Moment, der über Versagen oder Erfolg entscheidet. Dieser Augenblick, der so unfassbar wichtig ist und dennoch nicht mal eine Sekunde dauert. Als Leistungssportler bereitet man sich immer und immer wieder auf diesen einen Moment vor. Wie unterscheidet sich dieser Moment in verschiedenen Sportarten? Gibt es ihn überhaupt in jeder Sportart?
Das Projekt „Do or Die“ fokussiert sich auf entscheidende und wichtige Situationen in unterschiedlichen Sportarten und zeigt dabei die Facetten und Vielseitigkeit des Leistungssports auf. In einem besonderen Konzept wird der Fokus auf genau diese Momente gelegt und greift den Aspekt des Scheiterns und Erfolgs auf. Es wird untersucht, wie sichtbar diese Augenblicke nach außen hin sind oder inwiefern entscheidende Momente auch nur im Kopf stattfinden und durch Emotionen zu erkennen sind.
Zwei sind eine Gemeinschaft: Illustrative Neuinterpretation des Romans "Eine Insel" von T. Pratchett
(2021)
Das Projekt „Zwei sind eine Gemeinschaft“ befasst sich mit der Entwicklung einer gebundenen Fassung der Graphic Novel als Adaption des Kinderromans „Eine Insel“ von Terry Pratchett. Diese soll den Betrachtenden ermöglichen, mittels ansprechenden Illustrationen tiefer in die fantasievolle Welt der Geschichte einzutauchen, dem Alltag zu entfliehen und so die Begeisterung zum Medium Buch wieder aufleben zu lassen. Durch die Verbindung von Techniken des Grafikdesigns und der klassischen Illustration verbindet der Stil sowohl die moderne, ausdrucksstarke und sehr grafische Bildsprache mit der Eigenschaft, kreativen Interpretationsspielraum zu lassen und tiefe Emotionen zu erzeugen. Die besondere Innovation des Projekts zeigt sich durch das Konzept des illustrativen Baukastensystems, welches ermöglicht, die einzelnen Illustrationen effizient und intuitiv zu gestalten.
Plant virus-like particles, and in particular, tobacco mosaic virus (TMV) particles, are increasingly being used in nano- and biotechnology as well as for biochemical sensing purposes as nanoscaffolds for the high-density immobilization of receptor molecules. The sensitive parameters of TMV-assisted biosensors depend, among others, on the density of adsorbed TMV particles on the sensor surface, which is affected by both the adsorption conditions and surface properties of the sensor. In this work, Ta₂O₅-gate field-effect capacitive sensors have been applied for the label-free electrical detection of TMV adsorption. The impact of the TMV concentration on both the sensor signal and the density of TMV particles adsorbed onto the Ta₂O₅-gate surface has been studied systematically by means of field-effect and scanning electron microscopy methods. In addition, the surface density of TMV particles loaded under different incubation times has been investigated. Finally, the field-effect sensor also demonstrates the label-free detection of penicillinase immobilization as model bioreceptor on TMV particles.