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The number of electronic vehicles increase steadily while the space for extending the charging infrastructure is limited. In particular in urban areas, where parking spaces in attractive areas are famous, opportunities to setup new charging stations is very limited. This leads to an overload of some very attractive charging stations and an underutilization of less attractive ones. Against this background, the paper at hand presents the design of an e-vehicle reservation system that aims at distributing the utilization of the charging infrastructure, particularly in urban areas. By applying a design science approach, the requirements for a reservation-based utilization approach are elicited and a model for a suitable distribution approach and its instantiation are developed. The artefact is evaluated by simulating the distribution effects based on data of real charging station utilizations.
The growing body of political texts opens up new opportunities for rich insights into political dynamics and ideologies but also increases the workload for manual analysis. Automated speaker attribution, which detects who said what to whom in a speech event and is closely related to semantic role labeling, is an important processing step for computational text analysis. We study the potential of the large language model family Llama 2 to automate speaker attribution in German parliamentary debates from 2017-2021. We fine-tune Llama 2 with QLoRA, an efficient training strategy, and observe our approach to achieve competitive performance in the GermEval 2023 Shared Task On Speaker Attribution in German News Articles and Parliamentary Debates. Our results shed light on the capabilities of large language models in automating speaker attribution, revealing a promising avenue for computational analysis of political discourse and the development of semantic role labeling systems.
Software development projects often fail because of insufficient code quality. It is now well documented that the task of testing software, for example, is perceived as uninteresting and rather boring, leading to poor software quality and major challenges to software development companies. One promising approach to increase the motivation for considering software quality is the use of gamification. Initial research works already investigated the effects of gamification on software developers and come to promising. Nevertheless, a lack of results from field experiments exists, which motivates the chapter at hand. By conducting a gamification experiment with five student software projects and by interviewing the project members, the chapter provides insights into the changing programming behavior of information systems students when confronted with a leaderboard. The results reveal a motivational effect as well as a reduction of code smells.
Immunosorbent turnip vein clearing virus (TVCV) particles displaying the IgG-binding domains D and E of Staphylococcus aureus protein A (PA) on every coat protein (CP) subunit (TVCVPA) were purified from plants via optimized and new protocols. The latter used polyethylene glycol (PEG) raw precipitates, from which virions were selectively re-solubilized in reverse PEG concentration gradients. This procedure improved the integrity of both TVCVPA and the wild-type subgroup 3 tobamovirus. TVCVPA could be loaded with more than 500 IgGs per virion, which mediated the immunocapture of fluorescent dyes, GFP, and active enzymes. Bi-enzyme ensembles of cooperating glucose oxidase and horseradish peroxidase were tethered together on the TVCVPA carriers via a single antibody type, with one enzyme conjugated chemically to its Fc region, and the other one bound as a target, yielding synthetic multi-enzyme complexes. In microtiter plates, the TVCVPA-displayed sugar-sensing system possessed a considerably increased reusability upon repeated testing, compared to the IgG-bound enzyme pair in the absence of the virus. A high coverage of the viral adapters was also achieved on Ta2O5 sensor chip surfaces coated with a polyelectrolyte interlayer, as a prerequisite for durable TVCVPA-assisted electrochemical biosensing via modularly IgG-assembled sensor enzymes.
Hydrogen peroxide (H₂O₂), a strong oxidizer, is a commonly used sterilization agent employed during aseptic food processing and medical applications. To assess the sterilization efficiency with H₂O₂, bacterial spores are common microbial systems due to their remarkable robustness against a wide variety of decontamination strategies. Despite their widespread use, there is, however, only little information about the detailed time-resolved mechanism underlying the oxidative spore death by H₂O₂. In this work, we investigate chemical and morphological changes of individual Bacillus atrophaeus spores undergoing oxidative damage using optical sensing with trapping Raman microscopy in real-time. The time-resolved experiments reveal that spore death involves two distinct phases: (i) an initial phase dominated by the fast release of dipicolinic acid (DPA), a major spore biomarker, which indicates the rupture of the spore’s core; and (ii) the oxidation of the remaining spore material resulting in the subsequent fragmentation of the spores’ coat. Simultaneous observation of the spore morphology by optical microscopy corroborates these mechanisms. The dependence of the onset of DPA release and the time constant of spore fragmentation on H₂O₂ shows that the formation of reactive oxygen species from H₂O₂ is the rate-limiting factor of oxidative spore death.
Dieses Lehr- und Fachbuch vermittelt anschaulich die Grundlagen der HF-Technik, gibt konkrete Beschreibungen für den Entwurf von linearen Komponenten aus Bauteilen wie auch Leitungen für High-Speed- und HF-Schaltungen. Dem Leser wird vermittelt, wie Bauteile modelliert und Schaltungen synthetisiert und optimiert werden. Mit Hilfe frei verfügbarer Simulationssoftware können GHz-Schaltungen selbst entwickelt werden. Viele Übungsbeispiele ermöglichen die Eigenkontrolle des Wissensstandes. Weiterhin werden komplexe nichtlineare Komponenten wie Hochfrequenzmischer, Oszillatoren und Synthesegeneratoren in ihrer Funktionalität dargestellt. Die neuen Mixed-Mode-Streuparameter sowie deren Leitungs- und Schaltungstechnik für Anwendungen der schnellen Digital- und der modernen HF-Technik sind ausführlich beschrieben. Es wird auf Systeme für folgende Bereiche eingegangen: Streuparametermesstechnik, verschiedene Funktechniken, UHF-RFID und Lokalisierung- und Ortung. Dem Leser wird somit ermöglicht, komplexe GHz-Schaltungen insbesondere mit Halbleiter-, SMD- und LTCC-Schaltungen zu entwickeln.
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit dem Corporate Design des aufstrebenden Startups "CoArea". Seine innovative Plattform vermittelt ungenutzte Flächen im urbanen Raum und bringt Flächenbedarf und -bereitstellung intelligent zusammen. Die Arbeit untersucht, wie das Erscheinungsbild von CoArea das Unternehmen als modern, nachhaltig und ressourcenschonend positioniert. Durch das neu gestaltete Corporate Design wird diese besondere Herangehensweise zur effizienten Nutzung begrenzter Ressourcen unserer Umwelt durch CoArea deutlich und nach außen getragen. CoArea strebt danach, die positive Entwicklung der Städte voranzutreiben und die soziale Nachhaltigkeit durch den Austausch und die Interaktion zwischen verschiedenen Menschen und Gemeinschaften zu fördern.
Spine Sans – Erkundung des generativen Potenzials modularer Typografie. „Spine Sans“ ist eine dekorative Schriftfamilie, die mit modularen Limitationen gestaltet wurde. Kleinbuchstaben sind in eine obere und untere Hälfte unterteilt, zwischen denen Raum für spannende generative Effekte entsteht. Schriftzeichen und Effekte wurden unabhängig voneinander, aber auf dem gleichen Spaltenraster gestaltet und passen daher nahtlos zusammen. Beispielhafte Varianten der „Spines“ können in einem speziell programmierten Web-Interface an selbst geschriebenen Text erkundet werden. Die Galerie an Optionen präsentiert mögliche Resultate für die spielerische Kombination. Die zwei Schriftschnitte „Spine Sans Bold“ und „Spine Sans Double“ können auch gemischt werden. Weiter ergänzbar um maßgeschneiderte Varianten, kann „Spine Sans“ besonders in interaktiven oder animierten Medien effektiv verschiedenste Eindrücke vermitteln.
Dieses multimediale Projekt thematisiert Zensur aus verschiedenen Dimensionen in totalitären, religiös-patriarchalischen Ländern, insbesondere im Iran. Dadurch wird versucht, mit einem denunzierenden Ansatz zu zeigen, wie Bilder zensiert werden und welche Auswirkungen diese zensierten Bilder auf Betrachter:innen haben. Dabei ist es auch wichtig, wie das Unsichtbare analysiert und verstanden wird. Die Opposition zwischen dem Akt des Visualisierens/Sichtbarmachens und Verbergens/Unsichtbarmachens in den meisten Bildern impliziert die Dialektik von Verhüllung und Enthüllung.
Das Projekt »Velum« ermöglicht es den Betrachter:innen, die Zensurpraktiken in totalitär-religiösen Ländern kennenzulernen und zu erfahren, inwieweit die Zensur das tägliche Leben durchdrungen und beeinflusst hat –in der Kunst, der Literatur, den Medien usw. Ein Phänomen, das sogar die Privatsphäre des Individuums beeinträchtigt.
Der Aufbau und die Entstehung unseres Planeten sind untrennbar mit der Bildung von Gesteinen verbunden – diese setzen sich aus verschiedenen Mineralien zusammen. Sie sind in der Natur weit verbreitet und spielen eine entscheidende Rolle in unserem täglichen Leben. Obwohl vielen Menschen der Nutzen von Bodenschätzen bewusst ist, besteht ein geringes Wissen über deren Vorkommen und Relevanz. Für die wirtschaftliche Entwicklung des Siegerlandes beispielsweise waren der Abbau und der Handel mit Mineralien von großer Bedeutung. Insbesondere der langjährige Abbau von Eisenerz legte den Grundstein für die gesamte Metallindustrie der Region. Die Publikation visualisiert eine umfangreiche Sammlung Siegerländer Mineralien und vermittelt ein grundlegendes Verständnis von Mineralien.
Clinical assessment of newly developed sensors is important for ensuring their validity. Comparing recordings of emerging electrocardiography (ECG) systems to a reference ECG system requires accurate synchronization of data from both devices. Current methods can be inefficient and prone to errors. To address this issue, three algorithms are presented to synchronize two ECG time series from different recording systems: Binned R-peak Correlation, R-R Interval Correlation, and Average R-peak Distance. These algorithms reduce ECG data to their cyclic features, mitigating inefficiencies and minimizing discrepancies between different recording systems. We evaluate the performance of these algorithms using high-quality data and then assess their robustness after manipulating the R-peaks. Our results show that R-R Interval Correlation was the most efficient, whereas the Average R-peak Distance and Binned R-peak Correlation were more robust against noisy data.
Damit Sie als Moderator effektiv und professionell moderieren können, sollten Sie die entsprechenden Methoden kennen.
Mit den richtigen Methoden können Sie Diskussionen leiten, Konflikte lösen, die Teilnehmer motivieren und dafür sorgen, dass die Ziele der Veranstaltung erreicht werden. Außerdem helfen sie Ihnen, eine positive Atmosphäre zu schaffen und das Interesse der Teilnehmer zu halten.
In diesem zweiten Beitrag der mehrteiligen Serie lernen Sie die grundsätzlichen Methoden kennen, um erfolgreiche Teamsitzungen, Arbeitsgruppentreffen, Kick-offs und Meetings durchzuführen.
Damit Sie als Moderator effektiv und professionell moderieren können, sollten Sie die entsprechenden Methoden kennen.
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In diesem zweiten Beitrag der mehrteiligen Serie lernen Sie die grundsätzlichen Methoden kennen, um erfolgreiche Teamsitzungen, Arbeitsgruppentreffen, Kick-offs und Meetings durchzuführen.
The first and last mile of a railway journey, in both freight and transit applications, constitutes a high effort and is either non-productive (e.g. in the case of depot operations) or highly inefficient (e.g. in industrial railways). These parts are typically managed on-sight, i.e. with no signalling and train protection systems ensuring the freedom of movement. This is possible due to the rather short braking distances of individual vehicles and shunting consists. The present article analyses the braking behaviour of such shunting units. For this purpose, a dedicated model is developed. It is calibrated on published results of brake tests and validated against a high-definition model for low-speed applications. Based on this model, multiple simulations are executed to obtain a Monte Carlo simulation of the resulting braking distances. Based on the distribution properties and established safety levels, the risk of exceeding certain braking distances is evaluated and maximum braking distances are derived. Together with certain parameters of the system, these can serve in the design and safety assessment of driver assistance systems and automation of these processes.
The RoboCup Logistics League (RCLL) is a robotics competition in a production logistics scenario in the context of a Smart Factory. In the competition, a team of three robots needs to assemble products to fulfill various orders that are requested online during the game. This year, the Carologistics team was able to win the competition with a new approach to multi-agent coordination as well as significant changes to the robot’s perception unit and a pragmatic network setup using the cellular network instead of WiFi. In this paper, we describe the major components of our approach with a focus on the changes compared to the last physical competition in 2019.
Nachhaltige Technologien, die Ressourcen schonen und Energie gewinnen, erlangen zunehmend an Bedeutung im urbanen Raum. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Corporate Designs für ein Unternehmen, das sich auf die Fertigung und Planung von Bioenergiefassaden spezialisiert hat. Das Unternehmen sorgt durch seinen Fokus auf nachhaltige Energiegewinnung und effiziente Gebäudeplanung für die Verbesserung der ökologischen Herausforderungen. Das Ziel des neuen Corporate Designs ist es, die komplexe Thematik der Bioenergiefassaden der Zielgruppe effektiv zu vermitteln und ihr Interesse für dieses System zu wecken. Dabei werden Illustrationen und Infografiken eingesetzt, um die Technologie verständlich darzustellen, die positiven Umweltauswirkungen sowie Vorteile der Bioenergiefassaden deutlich hervorzuheben und mehr Umsetzungen zu erzielen.
Due to the increasing complexity of software projects, software development is becoming more and more dependent on teams. The quality of this teamwork can vary depending on the team composition, as teams are always a combination of different skills and personality types. This paper aims to answer the question of how to describe a software development team and what influence the personality of the team members has on the team dynamics. For this purpose, a systematic literature review (n=48) and a literature search with the AI research assistant Elicit (n=20) were conducted. Result: A person’s personality significantly shapes his or her thinking and actions, which in turn influences his or her behavior in software development teams. It has been shown that team performance and satisfaction can be strongly influenced by personality. The quality of communication and the likelihood of conflict can also be attributed to personality.
This paper presents an approach for reducing the cognitive load for humans working in quality control (QC) for production processes that adhere to the 6σ -methodology. While 100% QC requires every part to be inspected, this task can be reduced when a human-in-the-loop QC process gets supported by an anomaly detection system that only presents those parts for manual inspection that have a significant likelihood of being defective. This approach shows good results when applied to image-based QC for metal textile products.
Experimental determination of the cross sections of proton capture on radioactive nuclei is extremely difficult. Therefore, it is of substantial interest for the understanding of the production of the p-nuclei. For the first time, a direct measurement of proton-capture cross sections on stored, radioactive ions became possible in an energy range of interest for nuclear astrophysics. The experiment was performed at the Experimental Storage Ring (ESR) at GSI by making use of a sensitive method to measure (p,γ) and (p,n) reactions in inverse kinematics. These reaction channels are of high relevance for the nucleosyn-thesis processes in supernovae, which are among the most violent explosions in the universe and are not yet well understood. The cross section of the ¹¹⁸Te(p,γ) reaction has been measured at energies of 6 MeV/u and 7 MeV/u. The heavy ions interacted with a hydrogen gas jet target. The radiative recombination process of the fully stripped ¹¹⁸Te ions and electrons from the hydrogen target was used as a luminosity monitor. An overview of the experimental method and preliminary results from the ongoing analysis will be presented.
Digital forensics of smartphones is of utmost importance in many criminal cases. As modern smartphones store chats, photos, videos etc. that can be relevant for investigations and as they can have storage capacities of hundreds of gigabytes, they are a primary target for forensic investigators. However, it is exactly this large amount of data that is causing problems: extracting and examining the data from multiple phones seized in the context of a case is taking more and more time. This bears the risk of wasting a lot of time with irrelevant phones while there is not enough time left to analyze a phone which is worth examination. Forensic triage can help in this case: Such a triage is a preselection step based on a subset of data and is performed before fully extracting all the data from the smartphone. Triage can accelerate subsequent investigations and is especially useful in cases where time is essential. The aim of this paper is to determine which and how much data from an Android smartphone can be made directly accessible to the forensic investigator – without tedious investigations. For this purpose, an app has been developed that can be used with extremely limited storage of data in the handset and which outputs the extracted data immediately to the forensic workstation in a human- and machine-readable format.
Subtilisins from microbial sources, especially from the Bacillaceae family, are of particular interest for biotechnological applications and serve the currently growing enzyme market as efficient and novel biocatalysts. Biotechnological applications include use in detergents, cosmetics, leather processing, wastewater treatment and pharmaceuticals. To identify a possible candidate for the enzyme market, here we cloned the gene of the subtilisin SPFA from Fictibacillus arsenicus DSM 15822ᵀ (obtained through a data mining-based search) and expressed it in Bacillus subtilis DB104. After production and purification, the protease showed a molecular mass of 27.57 kDa and a pI of 5.8. SPFA displayed hydrolytic activity at a temperature optimum of 80 °C and a very broad pH optimum between 8.5 and 11.5, with high activity up to pH 12.5. SPFA displayed no NaCl dependence but a high NaCl tolerance, with decreasing activity up to concentrations of 5 m NaCl. The stability enhanced with increasing NaCl concentration. Based on its substrate preference for 10 synthetic peptide 4-nitroanilide substrates with three or four amino acids and its phylogenetic classification, SPFA can be assigned to the subgroup of true subtilisins. Moreover, SPFA exhibited high tolerance to 5% (w/v) SDS and 5% H₂O₂ (v/v). The biochemical properties of SPFA, especially its tolerance of remarkably high pH, SDS and H₂O₂, suggest it has potential for biotechnological applications.
Juli 2021. Durch starke Regenfälle von bis zu 250 l/m² innerhalb von 24h durch das Sturmtief «Bernd» war es dem bereits von vorherigen Niederschlägen übersättigten Boden nicht mehr möglich, weitere Wassermengen aufzunehmen. Die Folge sind schwerwiegende Überflutungen vor allem in Rheinland-Pfalz und NRW. Dass die Auswirkungen des Klimawandels bereits zu Hause angekommen sind, wird mit dieser Arbeit autobiografisch und illustrativ innerhalb eines Graphic Novels «Die Dinge danach – zum Hochwasser 21» be- und verarbeitet. Denn als das Wasser zu Hause wütete, war die Autorin selbst nicht anwesend. Dafür steckte sie die ersten Tage in Euskirchen fest, eine Stadt, die selbst Land unter war und zu einer Insel wurde. Ohne Strom, Netz und stark erschwertem Kontakt nach außen … und dabei sollte sie ursprünglich für eine Woche nur zwei Kater versorgen.
Elektronische Musik umgibt uns alle. Der Einfluss elektronischer Musikproduktion auf moderne Popularmusik ist nicht von der Hand zu weisen und ihre Produktionstechniken für heutige Standards unverzichtbar. Über die Jahre ihrer Entwicklung und den dabei entstandenen Musikrichtungen verschwanden die individuellen Charakteristika der verschiedenen Subgenres allerdings oft einfach unter der Sammelbezeichnung elektronischer Musik.
»Electrovisuals« stellt die auditiven Eigenschaften elektronischer Musik in Form von klaren Infografiken dar und sorgt damit für ein besseres Verständnis von Rhythmus und Struktur der Songs. Die verschiedenen Subgenres werden multimedial inszeniert und einander gegenübergestellt, um Ähnlichkeiten und Unterschiede zu betonen.
Mithilfe seiner Aufbereitung stellt das Projekt die hohe Diversität elektronischer Musik heraus und bereitet sie eindrucksvoll und greifbar auf.
Das KERAMION beherbergt ein breites Sortiment an historischen Keramikstücken wie auch modernen künstlerischen Keramikarbeiten. Bei der neuen Konzeptionierung des Museums wurde eine Verbindung der historischen Sammlung und der modernen Kunst geschaffen, als Visualisierung dafür steht die eigens für das Museum erstellte Schrift. In dieser Schrift wird eine historische, schwungvolle Kurrentschrift aus dem 16. Jahrhundert mit einer modernen kantigen Serifenschrift verbunden. Daraus entsteht eine Schrift, die die Breite der Keramik widerspiegelt und von Steingut bis Porzellan alle Facetten aufgreift. Gepaart wird die einzigartige Schrift mit einem auf das Zentrum ausgerichteten Layoutprinzip, bei dem 3D Scans der Exponate in den Fokus rücken. Somit können die Besucher*innen auch von zu Hause einen Vorgeschmack auf die einzigartigen Materialien und Keramiktechniken bekommen.
Von Zeichentisch und Letraset zu inhaltsbasierter Füllung und OpenType – wie sich die Werkzeuge des Grafikdesigns entwickelt und die Gestaltungsprozesse beeinflusst haben. Die Bachelorarbeit „Toolbar: Werkzeuge des Grafikdesigns“ setzt sich mit der eigenen Disziplin, dem Grafikdesign, auseinander und geht dabei seinen Wurzeln, den Werkzeugen, nach. Im Rahmen dessen werden in Gesprächen mit verschiedenen Gestalter*innen Tools und Technologien des Grafikdesigns untersucht und verglichen – angefangen vom analogen Paste-Up bis hin zu modernen Designmethoden. Dabei wird diskutiert, wie sich die Werkzeuge im Laufe der Zeit entwickelt haben und welche Auswirkungen dies auf das Grafikdesign und die Positionierung von Designer*innen hatte. Außerdem wird die Bedeutung von Werkzeugen im kreativen Prozess und ihre Auswirkungen auf die Gestaltung hinterfragt und aufgezeigt.
Das Konzerthaus Berlin ist einer der schönsten Orte Berlins für klassische Musik. Dabei steht das Haus auf der Schwelle zwischen langer Tradition und Moderne. Die Qualität an Musik, die dort gespielt wird, soll dabei für alle zugänglich sein. Dies machen die unterschiedlichsten Konzerte möglich. Um diesen modernen Anspruch auch nach außen zu kommunizieren, wurde ein neues Gestaltungskonzept für das Konzerthaus Berlin entwickelt. Im Fokus des neu entwickelten Corporate Designs steht der Rhythmus Gedanke, welcher sich im Headline Prinzip zeigt sowie medienübergreifend in der Layoutgestaltung durch Groß/Klein Kontraste fortsetzt. Das Erscheinungsbild funktioniert dabei sowohl animiert als auch statisch. Musik wird dadurch visuell erfahrbar gemacht und bildet den modernen Fokuspunkt in der Gestaltung.
Die Nutzung des Onlinehandels steigt seit Jahren kontinuierlich an. Für Händler:innen und ganz besonders für kleine Anbieter:innen, die zunehmend von größeren verdrängt werden, ist es wichtiger denn je, ihren Onlineauftritt auf den neuesten Stand zu bringen. Doch stellt dies die kleineren Anbieter:innen oftmals vor große Herausforderungen, denn der digitale Handel muss stets aktualisiert werden und kostet Zeit, Aufwand und Geld. „Localution“ ist eine digitale Plattform, die es lokalen Anbieter:innen möglich macht, mit wenig Aufwand eine Webseite aufzubauen. Zusätzlich sind Angebote buchbar, die den stationären Handel optimieren. Für Konsument:innen bietet „Localution“ die Möglichkeit, lokale Anbieter:innen in der Nähe zu finden und Termine zu buchen.
Selected problems in the field of multivariate statistical analysis are treated. Thereby, one focus is on the paired sample case. Among other things, statistical testing problems of marginal homogeneity are under consideration. In detail, properties of Hotelling‘s T² test in a special parametric situation are obtained. Moreover, the nonparametric problem of marginal homogeneity is discussed on the basis of possibly incomplete data. In the bivariate data case, properties of the Hoeffding-Blum-Kiefer-Rosenblatt independence test statistic on the basis of partly not identically distributed data are investigated. Similar testing problems are treated within the scope of the application of a result for the empirical process of the concomitants for partly categorial data. Furthermore, testing changes in the modeled solvency capital requirement of an insurance company by means of a paired sample from an internal risk model is discussed. Beyond the paired sample case, a new asymptotic relative efficiency concept based on the expected volumes of multidimensional confidence regions is introduced. Besides, a new approach for the treatment of the multi-sample goodness-of-fit problem is presented. Finally, a consistent test for the treatment of the goodness-of-fit problem is developed for the background of huge or infinite dimensional data.
The steel prefabricated family house ›Quelle-Fertighaus‹ designed and constructed by the German company Quelle, is an innovative modular system commercialised in 1962. All aspects of the Quelle-Fertighaus are planned on the principle of minimal effort for maximal flexibility. The clever design of the ground plan based on a 4 m × 7 m module offers the flexibility for either one to three additional modules.
The steel construction is innovative and unique, consisting of load-bearing portal frames acting as braces. The house design is furthermore characterised by a simple metrical grid layout and the practical placement of the foundation and basement, which allowed the very cost-effective production and the lowest price for a prefabricated family house in Germany during the postwar era. Nowadays its portal-frame-construction offers an interesting approach for its renovation and transformation according to present building demands.
The present work aimed to study the mainstream feasibility of the deammonifying sludge of side stream of municipal wastewater treatment plant (MWWTP) in Kaster, Germany. For this purpose, the deammonifying sludge available at the side stream was investigated for nitrogen (N) removal with respect to the operational factors temperature (15–30°C), pH value (6.0–8.0) and chemical oxygen demand (COD)/N ratio (≤1.5–6.0). The highest and lowest N-removal rates of 0.13 and 0.045 kg/(m³ d) are achieved at 30 and 15°C, respectively. Different conditions of pH and COD/N ratios in the SBRs of Partial nitritation/anammox (PN/A) significantly influenced both the metabolic processes and associated N-removal rates. The scientific insights gained from the current work signifies the possibility of mainstream PN/A at WWTPs. The current study forms a solid basis of operational window for the upcoming semi-technical trails to be conducted prior to the full-scale mainstream PN/A at WWTP Kaster and WWTPs globally.
KNX is a protocol for smart building automation, e.g., for automated heating, air conditioning, or lighting. This paper analyses and evaluates state-of-the-art KNX devices from manufacturers Merten, Gira and Siemens with respect to security. On the one hand, it is investigated if publicly known vulnerabilities like insecure storage of passwords in software, unencrypted communication, or denialof-service attacks, can be reproduced in new devices. On the other hand, the security is analyzed in general, leading to the discovery of a previously unknown and high risk vulnerability related to so-called BCU (authentication) keys.
Even the shortest flight through unknown, cluttered environments requires reliable local path planning algorithms to avoid unforeseen obstacles. The algorithm must evaluate alternative flight paths and identify the best path if an obstacle blocks its way. Commonly, weighted sums are used here. This work shows that weighted Chebyshev distances and factorial achievement scalarising functions are suitable alternatives to weighted sums if combined with the 3DVFH* local path planning algorithm. Both methods considerably reduce the failure probability of simulated flights in various environments. The standard 3DVFH* uses a weighted sum and has a failure probability of 50% in the test environments. A factorial achievement scalarising function, which minimises the worst combination of two out of four objective functions, reaches a failure probability of 26%; A weighted Chebyshev distance, which optimises the worst objective, has a failure probability of 30%. These results show promise for further enhancements and to support broader applicability.
Ice melting probes
(2023)
The exploration of icy environments in the solar system, such as the poles of Mars and the icy moons (a.k.a. ocean worlds), is a key aspect for understanding their astrobiological potential as well as for extraterrestrial resource inspection. On these worlds, ice melting probes are considered to be well suited for the robotic clean execution of such missions. In this chapter, we describe ice melting probes and their applications, the physics of ice melting and how the melting behavior can be modeled and simulated numerically, the challenges for ice melting, and the required key technologies to deal with those challenges. We also give an overview of existing ice melting probes and report some results and lessons learned from laboratory and field tests.
Lead and nickel, as heavy metals, are still used in industrial processes, and are classified as “environmental health hazards” due to their toxicity and polluting potential. The detection of heavy metals can prevent environmental pollution at toxic levels that are critical to human health. In this sense, the electrolyte–insulator–semiconductor (EIS) field-effect sensor is an attractive sensing platform concerning the fabrication of reusable and robust sensors to detect such substances. This study is aimed to fabricate a sensing unit on an EIS device based on Sn₃O₄ nanobelts embedded in a polyelectrolyte matrix of polyvinylpyrrolidone (PVP) and polyacrylic acid (PAA) using the layer-by-layer (LbL) technique. The EIS-Sn₃O₄ sensor exhibited enhanced electrochemical performance for detecting Pb²⁺ and Ni²⁺ ions, revealing a higher affinity for Pb²⁺ ions, with sensitivities of ca. 25.8 mV/decade and 2.4 mV/decade, respectively. Such results indicate that Sn₃O₄ nanobelts can contemplate a feasible proof-of-concept capacitive field-effect sensor for heavy metal detection, envisaging other future studies focusing on environmental monitoring.
The increasing share of renewable electricity in the grid drives the need for sufficient storage capacity. Especially for seasonal storage, power-to-gas can be a promising approach. Biologically produced methane from hydrogen produced from surplus electricity can be used to substitute natural gas in the existing infrastructure. Current reactor types are not or are poorly optimized for flexible methanation. Therefore, this work proposes a new reactor type with a plug flow reactor (PFR) design. Simulations in COMSOL Multiphysics ® showed promising properties for operation in laminar flow. An experiment was conducted to support the simulation results and to determine the gas fraction of the novel reactor, which was measured to be 29%. Based on these simulations and experimental results, the reactor was constructed as a 14 m long, 50 mm diameter tube with a meandering orientation. Data processing was established, and a step experiment was performed. In addition, a kLa of 1 h−1 was determined. The results revealed that the experimental outcomes of the type of flow and gas fractions are in line with the theoretical simulation. The new design shows promising properties for flexible methanation and will be tested.
Modern implementations of driver assistance systems are evolving from a pure driver assistance to a independently acting automation system. Still these systems are not covering the full vehicle usage range, also called operational design domain, which require the human driver as fall-back mechanism. Transition of control and potential minimum risk manoeuvres are currently research topics and will bridge the gap until full autonomous vehicles are available. The authors showed in a demonstration that the transition of control mechanisms can be further improved by usage of communication technology. Receiving the incident type and position information by usage of standardised vehicle to everything (V2X) messages can improve the driver safety and comfort level. The connected and automated vehicle’s software framework can take this information to plan areas where the driver should take back control by initiating a transition of control which can be followed by a minimum risk manoeuvre in case of an unresponsive driver. This transition of control has been implemented in a test vehicle and was presented to the public during the IEEE IV2022 (IEEE Intelligent Vehicle Symposium) in Aachen, Germany.
Die Auswahl der passenden Geschäftsprozesse für eine Automatisierung mittels Robotic Process Automation (RPA) ist für den Erfolg von RPA-Projekten entscheidend. Das vorliegende Kapitel liefert dafür Selektionskriterien, die aus einer qualitativen Studie mit elf interviewten RPA-Experten aus dem Versicherungsumfeld resultieren. Das Ergebnis umfasst eine gewichtete Liste von sieben Dimensionen und 51 Prozesskriterien, welche die Automatisierung mit Softwarerobotern begünstigen beziehungsweise deren Nichterfüllung eine Umsetzung erschweren oder sogar verhindern. Die drei wichtigsten Kriterien zur Auswahl von Geschäftsprozessen für die Automatisierung mittels RPA umfassen die Entlastung der an dem Prozess mitwirkenden Mitarbeiter (Arbeitnehmerentlastung), die Ausführbarkeit des Prozesses mittels Regeln (Regelbasierte Prozessteuerung) sowie ein positiver Kosten-Nutzen-Vergleich. Auf diesen Ergebnissen aufbauend wird ein Vergleich mit den bereits bekannten Selektionskriterien aus der Literatur erstellt und diskutiert. Praktiker können die Ergebnisse verwenden, um eine systematische Auswahl von RPA-relevanten Prozessen vorzunehmen. Aus wissenschaftlicher Perspektive stellen die Ergebnisse eine Grundlage zur Erklärung des Erfolgs und Misserfolgs von RPA-Projekten dar.
A method for detecting and approximating fault lines or surfaces, respectively, or decision curves in two and three dimensions with guaranteed accuracy is presented. Reformulated as a classification problem, our method starts from a set of scattered points along with the corresponding classification algorithm to construct a representation of a decision curve by points with prescribed maximal distance to the true decision curve. Hereby, our algorithm ensures that the representing point set covers the decision curve in its entire extent and features local refinement based on the geometric properties of the decision curve. We demonstrate applications of our method to problems related to the detection of faults, to multi-criteria decision aid and, in combination with Kirsch’s factorization method, to solving an inverse acoustic scattering problem. In all applications we considered in this work, our method requires significantly less pointwise classifications than previously employed algorithms.
Deammonification for nitrogen removal in municipal wastewater in temperate and cold climate zones is currently limited to the side stream of municipal wastewater treatment plants (MWWTP). This study developed a conceptual model of a mainstream deammonification plant, designed for 30,000 P.E., considering possible solutions corresponding to the challenging mainstream conditions in Germany. In addition, the energy-saving potential, nitrogen elimination performance and construction-related costs of mainstream deammonification were compared to a conventional plant model, having a single-stage activated sludge process with upstream denitrification. The results revealed that an additional treatment step by combining chemical precipitation and ultra-fine screening is advantageous prior the mainstream deammonification. Hereby chemical oxygen demand (COD) can be reduced by 80% so that the COD:N ratio can be reduced from 12 to 2.5. Laboratory experiments testing mainstream conditions of temperature (8–20°C), pH (6–9) and COD:N ratio (1–6) showed an achievable volumetric nitrogen removal rate (VNRR) of at least 50 gN/(m3∙d) for various deammonifying sludges from side stream deammonification systems in the state of North Rhine-Westphalia, Germany, where m3 denotes reactor volume. Assuming a retained Norganic content of 0.0035 kgNorg./(P.E.∙d) from the daily loads of N at carbon removal stage and a VNRR of 50 gN/(m3∙d) under mainstream conditions, a resident-specific reactor volume of 0.115 m3/(P.E.) is required for mainstream deammonification. This is in the same order of magnitude as the conventional activated sludge process, i.e., 0.173 m3/(P.E.) for an MWWTP of size class of 4. The conventional plant model yielded a total specific electricity demand of 35 kWh/(P.E.∙a) for the operation of the whole MWWTP and an energy recovery potential of 15.8 kWh/(P.E.∙a) through anaerobic digestion. In contrast, the developed mainstream deammonification model plant would require only a 21.5 kWh/(P.E.∙a) energy demand and result in 24 kWh/(P.E.∙a) energy recovery potential, enabling the mainstream deammonification model plant to be self-sufficient. The retrofitting costs for the implementation of mainstream deammonification in existing conventional MWWTPs are nearly negligible as the existing units like activated sludge reactors, aerators and monitoring technology are reusable. However, the mainstream deammonification must meet the performance requirement of VNRR of about 50 gN/(m3∙d) in this case.
Background
Post-COVID-19 syndrome (PCS) is a lingering disease with ongoing symptoms such as fatigue and cognitive impairment resulting in a high impact on the daily life of patients. Understanding the pathophysiology of PCS is a public health priority, as it still poses a diagnostic and treatment challenge for physicians.
Methods
In this prospective observational cohort study, we analyzed the retinal microcirculation using Retinal Vessel Analysis (RVA) in a cohort of patients with PCS and compared it to an age- and gender-matched healthy cohort (n = 41, matched out of n = 204).
Measurements and main results
PCS patients exhibit persistent endothelial dysfunction (ED), as indicated by significantly lower venular flicker-induced dilation (vFID; 3.42% ± 1.77% vs. 4.64% ± 2.59%; p = 0.02), narrower central retinal artery equivalent (CRAE; 178.1 [167.5–190.2] vs. 189.1 [179.4–197.2], p = 0.01) and lower arteriolar-venular ratio (AVR; (0.84 [0.8–0.9] vs. 0.88 [0.8–0.9], p = 0.007). When combining AVR and vFID, predicted scores reached good ability to discriminate groups (area under the curve: 0.75). Higher PCS severity scores correlated with lower AVR (R = − 0.37 p = 0.017). The association of microvascular changes with PCS severity were amplified in PCS patients exhibiting higher levels of inflammatory parameters.
Conclusion
Our results demonstrate that prolonged endothelial dysfunction is a hallmark of PCS, and impairments of the microcirculation seem to explain ongoing symptoms in patients. As potential therapies for PCS emerge, RVA parameters may become relevant as clinical biomarkers for diagnosis and therapy management.
Preprint: Studies on the enzymatic reduction of levulinic acid using Chiralidon-R and Chiralidon-S
(2023)
The enzymatic reduction of levulinic acid by the chiral catalysts Chiralidon-R and Chiralidon-S which are commercially available superabsorbed alcohol dehydrogenases is described. The Chiralidon®-R/S reduces the levulinic acid to the (R,S)-4-hydroxy valeric acid and the (R)- or (S)- gamma-valerolactone.
Die Verfasser stellen in ihrem Beitrag die künftig in Kraft tretenden oder schon in Kraft getretenen Gesetzesvorhaben der europäischen Union vor. Vorab werde auf die abgelaufene Frist zur Anpassung von Standardvertragsklausel hingewiesen. Die Anpassung könne ggf. durch den Data Privacy Act der Kommission bewirkt werden, da dieser eine Angemessenheit suggeriere. Neben dem Digital Markets Act, der die Wahrung der Diskriminierungsfreiheit den Gatekeeper-Plattformen bezüglich der Bewerbung von Waren Dritter vorschreibt, sind ebenfalls der Digital Service Act und der Data Governance Act in Kraft getreten und werden künftig wirksam. Letzteres bezweckt den Datenaustausch von nicht-personenbezogenen Daten öffentlich-rechtlicher Datensätze, wobei anders als bei DSA, der die Verbraucherrechte durchsetzen möchte, mangels Verpflichtung die praktische Umsetzung ausbleiben werde. In der Entwurfsphase stecken der Artificial Intelligence Act, der Data Act, sowie der Cyber Resilience Act. Allen drei sei wegen dem weiten Anwendungsspielraum, der Bußgeldandrohung oder der Cyber-Bedrohungslage besondere praktische Relevanz beizumessen. Die Kommission weite durch diese Gesetzesvorhaben ihre Regelungsabsicht auch auf nicht-personenbezogene Daten und dem Datentransfer aus. Im Ergebnis werden die Unternehmen mit mehr Verpflichtungen konfrontiert, zu dessen Umsetzung ein funktionierendes Compliance-Management-System unabdingbar sei.
Datenschutz & Datenrecht – ein Ausblick auf 2023: Nationale Entwicklungen, EuGH-Vorlagen & Aufsicht
(2023)
Die Verfasser vermitteln einen Überblick über die nationalen Gesetzgebungsverfahren und wesentliche EuGH-Vorlagefragen betreffend den Datenschutz und das Datenrecht für das Jahr 2023. Zunächst folgen u.a. Hinweise in Bezug auf den Hinweisgeberschutz, die Verabschiedung der Einwilligungsverwaltungs-Verordnung zur Konkretisierung des § 26 TTDSG und das Mobilitätsdatengesetz. Anschließend werden Vorlagefragen deutscher Gerichte, die dem EuGH vorgelegt und bereits am 12.01.2023 beantwortet wurden, wie etwa C-154/21 und C-132/21 und die EuGH-Entscheidung vom 9.2.2023 (C-453/21), thematisiert. Überdies führen die Autoren wesentliche Entscheidungen des EuGH an, die im Jahr 2023 aus dem Bereich Datenrecht und Datenschutz zu erwarten seien. Auch Aktivitäten der Datenschutzaufsicht auf nationaler und europäischer Ebene finden Erwähnung. Die Verfasser machen abschließend auf besonders interessante Entscheidungen, die 2023 erwartet werden, wie etwa das EuGH-Urteil zum Auskunftsanspruch, sowie auf das Verhältnis des der Whistleblowing-RL umzusetzende Hinweisgeberschutzgesetz einerseits und Vorgaben des Datenschutzes andererseits, aufmerksam. Sie empfehlen, die künftige Rechtsprechung des EuGH im Blick zu behalten.
In dem vorliegenden Beitrag setzt sich der Verfasser mit dem Urteil des EuGH vom 4.5.2023 (Az.: C-60/22, DSB 2023, 178) zu den Auswirkungen eines formellen Verstoßes des Verantwortlichen gegen die Pflichten aus Artt. 26, 30 DSGVO (juris: EUV 2016/679) auf die Rechtmäßigkeit der Datenverarbeitung auseinander. Nachdem zunächst der zugrunde liegende Sachverhalt und der Hintergrund des Vorlageverfahrens skizziert wurden, gibt der Verfasser einen Überblick über die wesentlichen Entscheidungsgründe des EuGH. Insbesondere stelle der EuGH hier fest, dass die Rechtmäßigkeit der Verarbeitung in Art. 6 DSGVO geregelt sei und sich eine rechtswidrige Verarbeitung daher nur aus einem Verstoß gegen die Artt. 6 ff. DSGVO ergeben könne; die Pflichten aus Art. 26 und Art. 30 DSGVO würden nicht zu den Gründen für die Rechtmäßigkeit der Verarbeitung zählen. Mit Blick auf die Praxis lasse sich, so der Verfasser abschließend, festhalten, dass die Entscheidung insofern nicht überraschend sei; jedoch sei die Feststellung, dass sich aus Verstößen gegen Art. 26 und Art. 30 DSGVO kein Verstoß gegen das Grundrecht auf den Schutz personenbezogener Daten nachweisen lasse überraschend und bedenklich. Auch überrasche es, dass der EuGH eher in einem Nebensatz feststelle, dass der Verantwortliche im Prozess aufgrund seiner Rechenschaftspflicht gegenüber Betroffenen beweisbelastet ist; ob sich die Kammer hier der möglichen Auswirkungen ihrer Ausführungen bewusst gewesen sei, bleibe fraglich.
Umsatzbasierte Bußgelder – wie sonst nur aus dem Kartellrecht bekannt – waren einer der Gründe, warum die Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) vor ihrem Inkrafttreten für erhebliches Aufsehen sorgte. Die vielfach relevanteren Schadensersatzansprüche, die, wie bei „Dieselgate“, aufgrund der Vielzahl von betroffenen Personen und der aus Sicht von Rechtsdienstleistern bestehenden Skalierbarkeit mit weitaus höheren Einbußen für Unternehmen einhergehen können, blieben zunächst unbeachtet. Inzwischen ist der Schadensersatzanspruch gem. Art. 82 DSGVO die Vorschrift, die die meisten Vorlagen zum Europäischen Gerichtshof (EuGH) der letzten Jahre hervorgerufen hat. Am 4.5.2023 hat nun der EuGH (Urteil v. 4.5.2023 - Rs. C-300/21, NWB GAAAJ-41389) in einem Grundsatzurteil über zentrale Fragen rund um den Ersatz immaterieller Schäden als Folge von Datenschutzverstößen entschieden.
In recent years, the development of large pretrained language models, such as BERT and GPT, significantly improved information extraction systems on various tasks, including relation classification. State-of-the-art systems are highly accurate on scientific benchmarks. A lack of explainability is currently a complicating factor in many real-world applications. Comprehensible systems are necessary to prevent biased, counterintuitive, or harmful decisions.
We introduce semantic extents, a concept to analyze decision patterns for the relation classification task. Semantic extents are the most influential parts of texts concerning classification decisions. Our definition allows similar procedures to determine semantic extents for humans and models. We provide an annotation tool and a software framework to determine semantic extents for humans and models conveniently and reproducibly. Comparing both reveals that models tend to learn shortcut patterns from data. These patterns are hard to detect with current interpretability methods, such as input reductions. Our approach can help detect and eliminate spurious decision patterns during model development. Semantic extents can increase the reliability and security of natural language processing systems. Semantic extents are an essential step in enabling applications in critical areas like healthcare or finance. Moreover, our work opens new research directions for developing methods to explain deep learning models.
Extracting workflow nets from textual descriptions can be used to simplify guidelines or formalize textual descriptions of formal processes like business processes and algorithms. The task of manually extracting processes, however, requires domain expertise and effort. While automatic process model extraction is desirable, annotating texts with formalized process models is expensive. Therefore, there are only a few machine-learning-based extraction approaches. Rule-based approaches, in turn, require domain specificity to work well and can rarely distinguish relevant and irrelevant information in textual descriptions. In this paper, we present GUIDO, a hybrid approach to the process model extraction task that first, classifies sentences regarding their relevance to the process model, using a BERT-based sentence classifier, and second, extracts a process model from the sentences classified as relevant, using dependency parsing. The presented approach achieves significantly better resul ts than a pure rule-based approach. GUIDO achieves an average behavioral similarity score of 0.93. Still, in comparison to purely machine-learning-based approaches, the annotation costs stay low.
The work in modern open-pit and underground mines requires the transportation of large amounts of resources between fixed points. The navigation to these fixed points is a repetitive task that can be automated. The challenge in automating the navigation of vehicles commonly used in mines is the systemic properties of such vehicles. Many mining vehicles, such as the one we have used in the research for this paper, use steering systems with an articulated joint bending the vehicle’s drive axis to change its course and a hydraulic drive system to actuate axial drive components or the movements of tippers if available. To address the difficulties of controlling such a vehicle, we present a model-predictive approach for controlling the vehicle. While the control optimisation based on a parallel error minimisation of the predicted state has already been established in the past, we provide insight into the design and implementation of an MPC for an articulated mining vehicle and show the results of real-world experiments in an open-pit mine environment.