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Aspergillus oryzae is an industrially relevant organism for the secretory production of heterologous enzymes, especially amylases. The activities of potential heterologous amylases, however, cannot be quantified directly from the supernatant due to the high background activity of native α-amylase. This activity is caused by the gene products of amyA, amyB, and amyC. In this study, an in vitro CRISPR/Cas9 system was established in A. oryzae to delete these genes simultaneously. First, pyrG of A. oryzae NSAR1 was mutated by exploiting NHEJ to generate a counter-selection marker. Next, all amylase genes were deleted simultaneously by co-transforming a repair template carrying pyrG of Aspergillus nidulans and flanking sequences of amylase gene loci. The rate of obtained triple knock-outs was 47%. We showed that triple knockouts do not retain any amylase activity in the supernatant. The established in vitro CRISPR/Cas9 system was used to achieve sequence-specific knock-in of target genes. The system was intended to incorporate a single copy of the gene of interest into the desired host for the development of screening methods. Therefore, an integration cassette for the heterologous Fpi amylase was designed to specifically target the amyB locus. The site-specific integration rate of the plasmid was 78%, with exceptional additional integrations. Integration frequency was assessed via qPCR and directly correlated with heterologous amylase activity. Hence, we could compare the efficiency between two different signal peptides. In summary, we present a strategy to exploit CRISPR/Cas9 for gene mutation, multiplex knock-out, and the targeted knock-in of an expression cassette in A. oryzae. Our system provides straightforward strain engineering and paves the way for development of fungal screening systems.
Amino acid-based surfactants are valuable compounds for cosmetic formulations. The chemical synthesis of acyl-amino acids is conventionally performed by the Schotten-Baumann reaction using fatty acyl chlorides, but aminoacylases have also been investigated for use in biocatalytic synthesis with free fatty acids. Aminoacylases and their properties are diverse; they belong to different peptidase families and show differences in substrate specificity and biocatalytic potential. Bacterial aminoacylases capable of synthesis have been isolated from Burkholderia, Mycolicibacterium, and Streptomyces. Although several proteases and peptidases from S. griseus have been described, no aminoacylases from this species have been identified yet. In this study, we investigated two novel enzymes produced by S. griseus DSM 40236ᵀ . We identified and cloned the respective genes and recombinantly expressed an α-aminoacylase (EC 3.5.1.14), designated SgAA, and an ε-lysine acylase (EC 3.5.1.17), designated SgELA, in S. lividans TK23. The purified aminoacylase SgAA was biochemically characterized, focusing on its hydrolytic activity to determine temperature- and pH optima and stabilities. The aminoacylase could hydrolyze various acetyl-amino acids at the Nα -position with a broad specificity regarding the sidechain. Substrates with longer acyl chains, like lauroyl-amino acids, were hydrolyzed to a lesser extent. Purified aminoacylase SgELA specific for the hydrolysis of Nε -acetyl-L-lysine was unstable and lost its enzymatic activity upon storage for a longer period but could initially be characterized. The pH optimum of SgELA was pH 8.0. While synthesis of acyl-amino acids was not observed with SgELA, SgAA catalyzed the synthesis of lauroyl-methionine.
Background
Aminoacylases are highly promising enzymes for the green synthesis of acyl-amino acids, potentially replacing the environmentally harmful Schotten-Baumann reaction. Long-chain acyl-amino acids can serve as strong surfactants and emulsifiers, with application in cosmetic industries. Heterologous expression of these enzymes, however, is often hampered, limiting their use in industrial processes.
Results
We identified a novel mycobacterial aminoacylase gene from Mycolicibacterium smegmatis MKD 8, cloned and expressed it in Escherichia coli and Vibrio natriegens using the T7 overexpression system. The recombinant enzyme was prone to aggregate as inclusion bodies, and while V. natriegens Vmax™ could produce soluble aminoacylase upon induction with isopropyl β-d-1-thiogalactopyranoside (IPTG), E. coli BL21 (DE3) needed autoinduction with lactose to produce soluble recombinant protein. We successfully conducted a chaperone co-expression study in both organisms to further enhance aminoacylase production and found that overexpression of chaperones GroEL/S enhanced aminoacylase activity in the cell-free extract 1.8-fold in V. natriegens and E. coli. Eventually, E. coli ArcticExpress™ (DE3), which co-expresses cold-adapted chaperonins Cpn60/10 from Oleispira antarctica, cultivated at 12 °C, rendered the most suitable expression system for this aminoacylase and exhibited twice the aminoacylase activity in the cell-free extract compared to E. coli BL21 (DE3) with GroEL/S co-expression at 20 °C. The purified aminoacylase was characterized based on hydrolytic activities, being most stable and active at pH 7.0, with a maximum activity at 70 °C, and stability at 40 °C and pH 7.0 for 5 days. The aminoacylase strongly prefers short-chain acyl-amino acids with smaller, hydrophobic amino acid residues. Several long-chain amino acids were fairly accepted in hydrolysis as well, especially N-lauroyl-L-methionine. To initially evaluate the relevance of this aminoacylase for the synthesis of N-acyl-amino acids, we demonstrated that lauroyl-methionine can be synthesized from lauric acid and methionine in an aqueous system.
Conclusion
Our results suggest that the recombinant enzyme is well suited for synthesis reactions and will thus be further investigated.
New European Union (EU) regulations for UAS operations require an operational risk analysis, which includes an estimation of the potential danger of the UAS crashing. A key parameter for the potential ground risk is the kinetic impact energy of the UAS. The kinetic energy depends on the impact velocity of the UAS and, therefore, on the aerodynamic drag and the weight during free fall. Hence, estimating the impact energy of a UAS requires an accurate drag estimation of the UAS in that state. The paper at hand presents the aerodynamic drag estimation of small-scale multirotor UAS. Multirotor UAS of various sizes and configurations were analysed with a fully unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes approach. These simulations included different velocities and various fuselage pitch angles of the UAS. The results were compared against force measurements performed in a subsonic wind tunnel and provided good consistency. Furthermore, the influence of the UAS`s fuselage pitch angle as well as the influence of fixed and free spinning propellers on the aerodynamic drag was analysed. Free spinning propellers may increase the drag by up to 110%, depending on the fuselage pitch angle. Increasing the fuselage pitch angle of the UAS lowers the drag by 40% up to 85%, depending on the UAS. The data presented in this paper allow for increased accuracy of ground risk assessments.
Das „X Plore“ ist ein human hybrid angetriebenes Tauchboot, welches sowohl für den touristischen als auch privaten Gebrauch konzipiert ist. Das immersive Design des „X Plore" sorgt für ein eindrucksvolles Taucherlebnis. Das Konzept soll die Menschen über die aktuelle Not der Meere und ihrer Lebewesen aufklären und ihnen gleichzeitig die Möglichkeit geben, der Unterwasserwelt näher zukommen. Zudem soll es diese erhalten und ihre Bewohner:innen schützen. Des Weiteren thematisiert die Arbeit zukunftsorientierte Antriebs- und Batterietechniken und setzt sich mit der sinnvollen Integrierung dieser auseinander.
It has been shown that muscle fascicle curvature increases with increasing contraction level and decreasing muscle–tendon complex length. The analyses were done with limited examination windows concerning contraction level, muscle–tendon complex length, and/or intramuscular position of ultrasound imaging. With this study we aimed to investigate the correlation between fascicle arching and contraction, muscle–tendon complex length and their associated architectural parameters in gastrocnemius muscles to develop hypotheses concerning the fundamental mechanism of fascicle curving. Twelve participants were tested in five different positions (90°/105°*, 90°/90°*, 135°/90°*, 170°/90°*, and 170°/75°*; *knee/ankle angle). They performed isometric contractions at four different contraction levels (5%, 25%, 50%, and 75% of maximum voluntary contraction) in each position. Panoramic ultrasound images of gastrocnemius muscles were collected at rest and during constant contraction. Aponeuroses and fascicles were tracked in all ultrasound images and the parameters fascicle curvature, muscle–tendon complex strain, contraction level, pennation angle, fascicle length, fascicle strain, intramuscular position, sex and age group were analyzed by linear mixed effect models. Mean fascicle curvature of the medial gastrocnemius increased with contraction level (+5 m−1 from 0% to 100%; p = 0.006). Muscle–tendon complex length had no significant impact on mean fascicle curvature. Mean pennation angle (2.2 m−1 per 10°; p < 0.001), inverse mean fascicle length (20 m−1 per cm−1; p = 0.003), and mean fascicle strain (−0.07 m−1 per +10%; p = 0.004) correlated with mean fascicle curvature. Evidence has also been found for intermuscular, intramuscular, and sex-specific intramuscular differences of fascicle curving. Pennation angle and the inverse fascicle length show the highest predictive capacities for fascicle curving. Due to the strong correlations between pennation angle and fascicle curvature and the intramuscular pattern of curving we suggest for future studies to examine correlations between fascicle curvature and intramuscular fluid pressure.
Fahrzeugstruktur
(2023)
Um sowohl Treibhausgas-Emissionen zu verringern als auch Kraftstoffressourcen zu schonen, wird zunehmend an einer Transformation konventionell angetriebener Kraftfahrzeuge hin zu elektrifizierten Antriebskonzepten gearbeitet. Basierend auf herkömmlichen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor wurde eine Vielzahl neuer Antriebssysteme mit verschiedenem Elektrifizierungsgrad entwickelt. Mitte der 1990er-Jahre kamen erste Fahrzeuge mit einem Hybridantrieb auf den Markt. Die Kombination aus Verbrennungs- und Elektromotor erlaubt eine Verbrauchsreduktion und Bremsenergierückgewinnung sowie lokal emissionsfreies Fahren.
Gestaltung und Programmierung dynamischer Motion-Design Plakate zwecks Kommunikation der Theaterstücke des Düsseldorfer Schauspielhauses. Der Fokus liegt dabei auf der Typografie und ihrer intrinsischen Bewegung. Der technische Fortschritt bietet viele neue Möglichkeiten im Umgang mit Schrift. Diese Arbeit dient dazu, mithilfe von aktuellen Techniken einen neuen Ansatz im Bereich Gestaltung mit Schrift, sowie Variable Fonts, in Kombination mit Motion-Design aufzuzeigen. Dies wird anhand von Eigenschaften der Schrift und der inhaltlichen Ebene, ohne die Buchstaben dabei zu dekonstruieren, umgesetzt. Die Bewegungen werden dann in das Format Plakat übertragen und dargestellt.
RƎURB (Reurbanization & Renewable Energy) ist ein Konzept zur Integration von erneuerbaren Energien in einen urbanen Begegnungsraum. Es beinhaltet das Design eines skulpturalen Kleinwindkraftwerks und eines Solar-Pavillons mit einer Sitzlandschaft für einen energieautarken, öffentlichen Platz. Durch die Integration eines W-LAN Hotspots und Lademöglichkeiten in der Sitzlandschaft bringt RƎURB nicht nur grünen Strom in die Stadt, sondern gewährleistet der Bevölkerung auch Zugang zur Digitalisierung und einen kostenlosen Arbeitsraum. Windturbine: Herkömmliche Windräder können in der Stadt nicht genutzt werden. Die RƎURB-Windsäule ist darauf spezialisiert, die urbanen Winde aus allen Richtungen aufzunehmen und funktioniert schon bei einem leichten Windstoß. Durch das elegante Design lassen sich die Technologien als ästhetischen Blickfang in das moderne Stadtbild integrieren.
The concept of energy conversion into platform chemicals using bioelectrochemical systems (BES) has gained increasing attention in recent years, as the technology simultaneously provides an opportunity for sustainable chemical production and tackles the challenge of Power-to-X technologies. There are many approaches to realize the industrial scale of BES. One concept is to equip standard bioreactors with static electrodes. However, large installations resulted in a negative influence on various reactor parameters. In this study, we present a new single-chamber BES based on a stirred tank reactor in which the stirrer was replaced by a carbon fiber brush, performing the functions of the working electrode and the stirrer. The reactor is characterized in abiotic studies and electro-fermentations with Clostridium acetobutylicum. Compared to standard reactors an increase in butanol production of 20.14±3.66 % shows that the new BES can be efficiently used for bioelectrochemical processes.
Blind Shopping
(2023)
Das Einkaufen in Einkaufszentren oder Ladenstraßen ist für Menschen ohne Sehbehinderung eine selbstverständliche Tätigkeit. Für Menschen mit Sehbehinderung gibt es bis heute keine Möglichkeit, sich ohne Hilfe von Familienmitgliedern, Freund:innen oder Pflegepersonal in einem Einkaufszentrum zurechtzufinden. Genau dieses Problem löst "NAVON.". Er ist ein intelligenter und smarter Blindenstock, welcher durch Ultraschalldistanzsensoren frühzeitig Hindernisse erkennt und die Möglichkeit bietet, den Betroffenen durch das Einkaufszentrum zu lotsen. Die Logik des Systems liegt innerhalb des Handgriffs, welcher die wichtigsten Einstellungen bzgl. Sprache und haptischer Bedienelemente steuert. Ebenfalls gibt er dem Betroffenen auch ein haptisches Feedback, um Hindernisse frühzeitig umgehen zu können. "NAVON." ist ein wichtiger Ansatz für eine neue Kategorie von Produkten und Blindenstöcken. Darüber hinaus birgt das Konzept auch weitere Potenziale für öffentliche Gebäude (Ämter, Krankenhäuser, etc..).
Breathe
(2023)
Ein nachhaltiges, autonomes Fahrzeug, das in einer extrem schnellen und hektischen Welt, geprägt durch Digitalisierung und Urbanisierung, einen Moment der Ruhe bieten soll; eine Pause von der ständigen Flut von Eindrücken und Informationen. Ein immersives Design, das meditative und kreative Prozesse unterstützt und Mensch-Mensch sowie Mensch-Natur Begegnungen fördert.
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.
This paper presents an approach to predicting the sound exposure on the ground caused by a landing aircraft with recuperating propellers. The noise source along the trajectory of a flight specified for a steeper approach is simulated based on measurements of sound power levels and additional parameters of a single propeller placed in a wind tunnel. To validate the measured data/measurement results, these simulations are also supported by overflight measurements of a test aircraft. It is shown that the simple source models of propellers do not provide fully satisfactory results since the sound levels are estimated too low. Nevertheless, with a further reference comparison, margins for an acceptable increase in the sound power level of the aircraft on its now steeper approach path could be estimated. Thus, in this case, a +7 dB increase in SWL would not increase the SEL compared to the conventional approach within only 2 km ahead of the airfield.
Schlüter Projekt X
(2023)
Schlüter Projekt X ist die fiktive Reanimation des Traktorenherstellers Schlüter. Dabei geht es darum, auf Basis der originalen Traktoren eine moderne Maschine zu entwerfen, welche die bewährte und beliebte Formsprache mit moderner Technologie und aktuellen Funktionen verbindet, um den Anforderungen der modernen Landwirtschaft gerecht zu werden. Dazu wurde Projekt X stark modular aufgebaut. Die Fahrzeugkabine lässt sich um 180° drehen und gegebenenfalls durch ein vollkommen autonomes Modul austauschen. Die Reifen lassen sich bei Bedarf durch Ketten ersetzen. Projekt X wird elektronisch angetrieben, zur Vermeidung langer Ladezeiten lässt sich der gesamte Akkublock in der Motorhaube austauschen.
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.
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.
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.
Die Kultur der Tana Toraja haben einen ganz besonderen Umgang mit dem Tod. Verstorbene werden bis zu der eigentlichen Bestattung als „krank“ angesehen und solange im Alltag mit eingebunden, ganz so als ob es sich um eine noch lebende Person handelt. Der Totenritus kann mehrere Tage andauern und Familie und Freund reisen aus dem ganzen Land herbei, um dem Fest beizuwohnen. Hier geht niemand einsam und das Sterben ist sogar ein wichtiger Bestandteil des Lebens. Studien aus Deutschland hingegen zeigen, dass zunehmend einsamer gestorben wird. Außerdem ist der Tod weiterhin ein Tabuthema. Genau dort setzt die Ausstellung und die entstandene Publikation über die Toraja-Kultur an. Einblicke in den Umgang mit dem Tod anderer Länder regen zu Reflexion und Diskurs an. Gestalterisch gibt es immer wieder Kontaktpunkte, die das Zusammenspiel der Lebenden und dem Jenseits widerspiegeln.
In Europe, efforts are underway to develop key technologies that can be used to explore the Moon and to exploit the resources available. This includes technologies for in-situ resource utilization (ISRU), facilitating the possibility of a future Moon Village. The Moon is the next step for humans and robots to exploit the use of available resources for longer term missions, but also for further exploration of the solar system. A challenge for effective exploration missions is to achieve a compact and lightweight robot to reduce launch costs and open up the possibility of secondary payload options. Current micro rover concepts are primarily designed to last for one day of solar illumination and show a low level of autonomy. Extending the lifetime of the system by enabling survival of the lunar night and implementing a high level of autonomy will significantly increase potential mission applications and the operational range. As a reference mission, the deployment of a micro rover in the equatorial region of the Moon is being considered. An overview of mission parameters and a detailed example mission sequence is given in this paper. The mission parameters are based on an in-depth study of current space agency roadmaps, scientific goals, and upcoming flight opportunities. Furthermore, concepts of the ongoing international micro rover developments are analyzed along with technology solutions identified for survival of lunar nights and a high system autonomy. The results provide a basis of a concise requirements set-up to allow dedicated system developments and qualification measures in the future.
Eine Sensorvorrichtung (10;110;210;310;410) zur Erfassung eines Magnetfelds, mit einer Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) umfassend: • - mindestens zwei Wiegand-Drähte (20) und • - eine Spulenanordnung (22;122;222), die die mindestens zwei Wiegand-Drähte (20) radial umschließt und die • • • ein Sensorelement (26;126;226) und • • ein Triggerelement (28;128;228), durch das ein Triggermagnetfeld erzeugbar ist, bildet, ist bekannt. Um ein magnetbasiertes Sensorsystem (300;400) zur Erfassung einer Bewegung eines beweglichen Objekts (301;401) zu ermöglichen, das ohne externe Energieversorgung zuverlässig sowie energieeffizient arbeitet und kostengünstig hergestellt werden kann, ist bei der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung (10;110;210;310;410) eine Wiegand-Triggereinheit (14;14a) vorhanden, umfassend: • - einen Wiegand-Draht (30) und • - eine Trigger-Sensorspule (32), die den Wiegand-Draht (30) radial umschließt, wobei ein erstes Ende der Trigger-Sensorspule (32) der Wiegand-Triggereinheit (14;14a) mit einem ersten Ende des Triggerelements (28;128;228) der Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) elektrisch verbunden ist und ein zweites Ende der Trigger-Sensorspule (32) der Wiegand-Triggereinheit (14;14a) mit einem zweiten Ende des Triggerelements (28;128;228) der Wiegand-Sensoreinheit (12;112;212) elektrisch verbunden ist. Auf diese Weise verstärkt ein in der Trigger-Sensorspule (32) erzeugter Impuls das Gesamtmagnetfeld, das auf die Wiegand-Drähte (20) in der Sensoreinheit einwirkt, derart, dass die Triggefeldstärke aller Wiegand-Drähte (20) überschritten wird und diese im wesentlichen zeitgleich auslösen.
In addition to the technical content, modern courses at university should also teach professional skills to enhance the competencies of students towards their future work. The competency driven approach including technical as well as professional skills makes it necessary to find a suitable way for the integration into the corresponding module in a scalable and flexible manner. Agile development, for example, is essential for the development of modern systems and applications and makes use of dedicated professional skills of the team members, like structured group dynamics and communication, to enable the fast and reliable development. This paper presents an easy to integrate and flexible approach to integrate Scrum, an agile development method, into the lab of an existing module. Due to the different role models of Scrum the students have an individual learning success, gain valuable insight into modern system development and strengthen their communication and organization skills. The approach is implemented and evaluated in the module Vehicle Systems, but it can be transferred easily to other technical courses as well. The evaluation of the implementation considers feedback of all stakeholders, students, supervisor and lecturers, and monitors the observations during project lifetime.
Künstliche Intelligenz (KI) hat die Designbranche erreicht, doch die Angst, dass KI Designer:innen die Arbeitsplätze wegnimmt, ist unbegründet. Künstliche Intelligenz kann Designer:innen als Werkzeug dienen. Durch das Zusammenspiel von Designer:innen und KI entstehen innerhalb von kürzester Zeit neuartige Kreationen. Das Projekt „Designexperiments with Artificial Intelligence“ ist eine Sammlung von visuellen Experimenten, welche mit der Hilfe von künstlicher Intelligenz durchgeführt wurden. Eines dieser Experimente wird in Form einer Installation ausgestellt. Dabei werden die Besucher*innen aufgefordert mit der Maschine zusammen ein Bild zu gestalten. Dieser Input wird anschließend von einer KI verarbeitet. Das Projekt „Designexperimente with Artificial Intelligence“ ist ein Versuch, mittels künstlicher Intelligenz eine neue Ästhetik zu finden.
Das vorliegende Buch dient als Grundlage für die Bachelor- und Master-Ausbildung von Studierenden im Fachgebiet Strömungslehre und Aerodynamik. Im hier behandelten Teilbereich der inkompressiblen Profile und Tragflügelaerodynamik werden schwerpunktmäßig die folgenden Themen besprochen:
- Profilaerodynamik
- Tragflügelaerodynamik
- Flugzeugpolare
- Methoden zur Flugbereichserweiterung
- Schwebeschub und Schwebeleistung
- Propellerblattaerodynamik
- Numerische Methoden zur Tragflügelberechnung
In this work, the bioabsorbable materials, namely fibroin, polylactide acid (PLA), magnesium and magnesium oxide are investigated for their application as transient, resistive temperature detectors (RTD). For this purpose, a thin-film magnesium-based meander-like electrode is deposited onto a flexible, bioabsorbable substrate (fibroin or PLA) and encapsulated (passivated) by additional magnesium oxide layers on top and below the magnesium-based electrode. The morphology of different layered RTDs is analyzed by scanning electron microscopy. The sensor performance and lifetime of the RTD is characterized both under ambient atmospheric conditions between 30°C and 43°C, and wet tissue-like conditions with a constant temperature regime of 37°C. The latter triggers the degradation process of the magnesium-based layers. The 3-layers RTDs on a PLA substrate could achieve a lifetime of 8.5 h. These sensors also show the best sensor performance under ambient atmospheric conditions with a mean sensitivity of 0.48 Ω/°C ± 0.01 Ω/°C.
Herein, fibroin, polylactide (PLA), and carbon are investigated for their suitability as biocompatible and biodegradable materials for amperometric biosensors. For this purpose, screen-printed carbon electrodes on the biodegradable substrates fibroin and PLA are modified with a glucose oxidase membrane and then encapsulated with the biocompatible material Ecoflex. The influence of different curing parameters of the carbon electrodes on the resulting biosensor characteristics is studied. The morphology of the electrodes is investigated by scanning electron microscopy, and the biosensor performance is examined by amperometric measurements of glucose (0.5–10 mM) in phosphate buffer solution, pH 7.4, at an applied potential of 1.2 V versus a Ag/AgCl reference electrode. Instead of Ecoflex, fibroin, PLA, and wound adhesive are tested as alternative encapsulation compounds: a series of swelling tests with different fibroin compositions, PLA, and Ecoflex has been performed before characterizing the most promising candidates by chronoamperometry. Therefore, the carbon electrodes are completely covered with the particular encapsulation material. Chronoamperometric measurements with H2O2 concentrations between 0.5 and 10 mM enable studying the leakage current behavior.
Fan sein bedeutet für viele Menschen unterschiedliche Dinge. Viele würden sich selber vielleicht nicht mal als Solche bezeichnen. Nichtsdestotrotz gibt es etwas, das diese Gruppe von Menschen verbindet: Die gemeinsame Leidenschaft für eine bestimmte Sache, die sie im Alltag nicht missen wollen. In Deutschland alleine würden sich 47.900.000 Menschen selber als Fußball-Fan bezeichnen. Und natürlich lässt sich nicht jeder dieser Menschen in den selben Topf werfen. Die Publikation „59 von 47.900.00 Fußball-Fans“ beschäftigt sich mit 59 dieser Fans, verschiedenen Wissenschaftler*innen und Psycholog*innen, um dem Fan-Sein auf den Grund zu gehen. Warum sind Menschen überhaupt Fußball-Fans? Was macht Fan-Sein aus? Und wer sind diese Ultras?
Die neue Generation wird mit einer Medienwelt konfrontiert, welche nicht auf unsere kleinen Nutzer:innen ausgelegt ist. Die Verwendung von digitalen Medien hatte nie einen größeren Einfluss auf unsere Gesellschaft wie im Hier und Jetzt. Somit ist es von großer Relevanz, diese Nutzung kindergerechter zu gestalten und einen sicheren Rahmen für sie zu schaffen. Das Bachelorprojekt „KLIKK“ legt einen Lösungsentwurf für den altersgerechten Einstieg für Kinder in diese digitale Welt vor, um den richtigen Umgang mit Smartwatches und darauf aufbauende Medien zu ermöglichen und gleichzeitig einen pädagogischen Mehrwert zu bieten. Das didaktische Produktkonzept, welches explizit für Kinder designed wurde, beinhaltet das Erlernen des Uhrlesens und befriedigt das aufkommende Bedürfnis nach Vernetzung in einem sicheren System. Zudem fördert es die Autonomie und ist an die kindliche Motorik angepasst. Mitinitiator und Namensgeber für diese Konzeption ist die deutsche Kinderuhrenmarke KWIO. KLIKK inkludiert Sicherheit, die Freude am Lernen und bietet eine Möglichkeit, die Kleinen ganz groß in unsere digitale Welt aufzunehmen.
siso - lerne was du willst
(2023)
Kinder konsumieren heutzutage für viele Stunden am Tag soziale Medien. Jedoch sind die Inhalte auf diesen Plattformen oftmals nur oberflächlich und bieten wenig bis keinen Mehrwert durch z. B. zusätzliches Wissen. Dabei lernen Kinder einfacher, wenn ihr Interesse am Thema geweckt ist und sie Spaß an der Beschäftigung haben. Die individuellen Interessen der Kinder – und damit die möglichen Lerninhalte – sind vielfältig. Eine mögliche Lösung hierfür ist siso. Siso ist eine Lernplattform, die sich dadurch auszeichnet, dass Kinder ihren Interessen nachgehen sowie neue Fertigkeiten und Fähigkeiten erlernen können. Des Weiteren regt siso die Nutzer*innen durch Aufgaben dazu an, selbst aktiv zu werden. Durch die in der Anwendung verbaute soziale Komponente können Kinder sich auch über ihre Interessen austauschen und dadurch neue Freunde finden.
In comparison to single-analyte devices, multiplexed systems for a multianalyte detection offer a reduced assay time and sample volume, low cost, and high throughput. Herein, a multiplexing platform for an automated quasi-simultaneous characterization of multiple (up to 16) capacitive field-effect sensors by the capacitive–voltage (C–V) and the constant-capacitance (ConCap) mode is presented. The sensors are mounted in a newly designed multicell arrangement with one common reference electrode and are electrically connected to the impedance analyzer via the base station. A Python script for the automated characterization of the sensors executes the user-defined measurement protocol. The developed multiplexing system is tested for pH measurements and the label-free detection of ligand-stabilized, charged gold nanoparticles.
Das Ausleben von Sexualität und Gender befindet sich im gesellschaftlichen Wandel. Vor allem junge Menschen lassen ihre Lebenswege nicht mehr von traditionellen Geschlechterrollen und -normen leiten. In einigen Bereichen ist das schon deutlich sichtbar, während andere Bereiche noch vor Herausforderungen stehen, wenn es um Inklusion, Akzeptanz und Repräsentation geht. Besonders betroffen ist dabei der Gamingbereich, der repräsentativ nach wie vor ein männlich-dominiertes Gebiet zu sein scheint und durch Vorurteile gegenüber Frauen und der LGBTQIA+ Community stigmatisiert ist. Die _FLUX Gaming Maus soll durch Gender-inklusives Design dazu beitragen, stereotype Rollenbilder in der Gaming Welt aufzubrechen und die Community nachhaltig wachsen zu lassen. Sie bietet dabei eine Alternative zu den „typisch männlich“ wirkenden Gaming Produkten auf dem Markt. Durch verschiedene Individualisierungsmöglichkeiten in Funktion und Gestalt kann _FLUX in einem Online-Konfigurator an den persönlichen Spielstil angepasst werden. So vermittelt _FLUX Zugehörigkeit und Repräsentation unabhängig von Geschlecht und bietet Spaß am Gaming für jede:n.
Die Auswirkungen psychischer Erkrankungen stellen ein zunehmendes Thema in unserer Gesellschaft dar. Allein in Deutschland erkranken jedes Jahr ein Viertel aller Menschen psychisch. Besonders seit der Pandemie wächst die Nachfrage nach psychotherapeutischer Behandlung stetig an, wodurch die Wartelisten in den Praxen immer länger werden. Betroffene müssen oft ein halbes Jahr oder länger auf einen Therapieplatz warten und sind gezwungen zu nehmen, was gerade frei ist. Dabei ist es für den Therapieerfolg essenziell, dass nicht nur die Therapie auf einen abgestimmt ist, sondern auch die Chemie zwischen Therapeut:in und Patient:in passt. OpenCouch ist eine Anwendung, die Betroffene bei der Therapieplatzsuche unterstützen soll, indem sie Informationen und Tools zur Verfügung stellt, um trotz der geringen Verfügbarkeit einen Therapieplatz finden zu können, der einen Behandlungserfolg garantiert.
Künstliche Intelligenz (KI) wird heute vielfältig eingesetzt, so auch im Bereich der Sprache. Persönliche Assistent:innen und Chatbots beeindrucken, da sie so etwas Vielschichtiges wie die menschliche Sprache beherrschen. Dass Maschinen dabei nur komplexen mathematischen Regeln folgen, ist den meisten klar. Doch was verbirgt sich hinter dem vermeintlichen „Sprachverständnis“ einer KI? Word Embeddings bilden eine numerische Repräsentation von Sprache ab und dienen einem Machine Learning Algorithmus als eine Art „Wortschatz“, mit dem gerechnet werden kann. Das Projekt bildet einen hundertdimensionalen Word Embedding Datensatz auf verschiedene Weise und mittels explorierbarer interaktiver Tools ab. Kombiniert mit Erklärungen und eigenen Erkenntnissen finden sich diese Tools in einem Blog, der fachfremden Einsteigenden ins Thema KI erste tiefergehende Einblicke „hinter die Kulissen“ bieten soll."
Roverandom : eine illustrative Aufarbeitung und Neuinterpretation des Kinderbuches von J.R.R Tolkien
(2023)
Die Geschichte „Roverandom“ von J.R.R Tolkien lädt auf eine spannende Reise an der Seite des kleinen Hundes Rover ein, welche zum Mond und in die Tiefsee, vorbei an Zauberern und Drachen führt. Um das Abenteuer Tolkiens neu aufleben zu lassen, befasst sich dieses Projekt mit der illustrativen Aufarbeitung der Geschichte. Auf Grundlage der Betrachtung von Inspirationen und eigenen Illustrationen des englischen Schriftstellers entwickelte sich eine einheitliche Gestaltung innerhalb des Projekts. Durch die Kombination analoger und digitaler Medien entstanden über 40 Illustrationen, welche verschiedenste Szenen visualisieren und so die Welt des kleinen Hundes Rover auf eine anschauliche Art und Weise darstellen. Die Geschichte „Roverandom“ wird so durch eine ganz eigene Bildsprache visuell begleitet und für interessierte Leser:innen neu geöffnet.
Barrierefreies Klettern : ein System zur Inklusion sehbehinderter Menschen in den Klettersport
(2023)
Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Systems, das es Menschen mit starker Sehbehinderung ermöglicht, Klettersport als ein Training für ihren Körper und ihren Orientierungssinn nutzen zu können. Inklusion ist als gesellschaftliches Thema in den letzten Jahren stark in den Fokus gerückt. Dennoch ist es für Menschen mit Behinderung oft schwer, sozialen Anschluss zu finden. Dies wird zusätzlich durch das mangelnde Angebot an inklusiven Freizeitaktivitäten erschwert. Apollon ermöglicht Menschen mit starker Sehbehinderung die Orientierung während des Kletterns, indem es einerseits Informationen vermittelt, die normalerweise nur visuell wahrgenommen werden können und andererseits dabei hilft, sich besser an bereits gekletterte Routen zu erinnern. Das System setzt sich aus 3 Komponenten zusammen. Die Tritthilfen helfen der blinden Person dabei, auch kleine Tritte zu finden. Die taktilen Wegmarken stellen eine Art Checkpoint dar und helfen der blinden Person dabei, die Route in mehrere Abschnitte zu unterteilen. Gleichzeitig weisen sie darauf hin, welches Feature die kletternde Person erwartet. Die taktile Karte ist modular aufgebaut und setzt sich aus einer Legende und den Repräsentanten der Wegmarken einer Route zusammen. Analog zu dem Betrachten der Route ist die blinde Person so vor dem Klettern in der Lage, Informationen über die Route zu erfahren.
Pendelleuchte aus Glas
(2023)
Glas ist seit jeher ein faszinierender Werkstoff. Es findet Anwendung in zahlreichen Gebieten und bietet als Material für Leuchten eine besondere Eleganz. Die Pendelleuchte „Calice di fiori“ vereint handwerkliche Kunstfertigkeit und komfortables Design. Sie ist aus mundgeblasenem Glas gefertigt und verleiht durch ihre Färbung eine kraftvolle und dynamische Atmosphäre im Raum. Das besondere Merkmal der Pendelleuchte ist eine Öffnung, die eine einfache und intuitive Montage erleichtert. Die Pendelleuchte ist mit energieeffizienten LEDs ausgestattet und lässt sich mit einem Smart-Home-System bedienen. Die Lichtintensität und Lichtfarbe können den individuellen Bedürfnissen angepasst werden. „Calice di fiori“ mit schnell abnehmbarem Leuchtenschirm fügt sich in modern eingerichtete Räume ein und bringt einen Hauch Blütenflair mit sich.
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.
Zeit spielt in unser aller Leben eine allgegenwärtige Rolle. Sie ist immer da, war schon immer da und nimmt ihren Lauf, ganz egal was wir tun. Aber was macht die Zeit und was hat sie für einen Einfluss auf uns? Ist sie unsere ständige Begleiterin oder unsere »Gegnerin«? Wie unterschiedlich wir auf Zeit blicken können, was sie bewirkt und wie unser Umgang mit ihr das Leben beeinflusst, zeigt die Reihe an monothematischen Magazinen »about time«. Das Thema wird aus unterschiedlichsten Blickwinkeln beleuchtet und soll so eine gewisse Sensibilität für den Umgang mit der eigenen Zeit schaffen — denn sie ist am Ende das Wertvollste, das bleibt.
Supervised machine learning and deep learning require a large amount of labeled data, which data scientists obtain in a manual, and time-consuming annotation process. To mitigate this challenge, Active Learning (AL) proposes promising data points to annotators they annotate next instead of a subsequent or random sample. This method is supposed to save annotation effort while maintaining model performance.
However, practitioners face many AL strategies for different tasks and need an empirical basis to choose between them. Surveys categorize AL strategies into taxonomies without performance indications. Presentations of novel AL strategies compare the performance to a small subset of strategies. Our contribution addresses the empirical basis by introducing a reproducible active learning evaluation (ALE) framework for the comparative evaluation of AL strategies in NLP.
The framework allows the implementation of AL strategies with low effort and a fair data-driven comparison through defining and tracking experiment parameters (e.g., initial dataset size, number of data points per query step, and the budget). ALE helps practitioners to make more informed decisions, and researchers can focus on developing new, effective AL strategies and deriving best practices for specific use cases. With best practices, practitioners can lower their annotation costs. We present a case study to illustrate how to use the framework.
Shiba Moments ist ein 2D-Top-Down-Abenteuer Story-Spiel über die Wertschätzung der Zeit, die wir mit unseren Haustieren verbringen. Als Hundebesitzerin Conny wandert der / die Spieler:in durch eine Shiba-Traumwelt, die vergangene Momente mit ihrem Hund assoziieren und sich mit eigenen seltsamen Träumen vermischen. Die Spieler:innen erwartet eine Geschichte voller Emotionen, dunklem Humor und verrückter Ereignisse!
This paper introduces an inexpensive Wiegand-sensor-based rotary encoder that avoids rotating magnets and is suitable for electrical-drive applications. So far, Wiegand-sensor-based encoders usually include a magnetic pole wheel with rotating permanent magnets. These encoders combine the disadvantages of an increased magnet demand and a limited maximal speed due to the centripetal force acting on the rotating magnets. The proposed approach reduces the total demand of permanent magnets drastically. Moreover, the rotating part is manufacturable from a single piece of steel, which makes it very robust and cheap. This work presents the theoretical operating principle of the proposed approach and validates its benefits on a hardware prototype. The presented proof-of-concept prototype achieves a mechanical resolution of 4.5 ° by using only 4 permanent magnets, 2Wiegand sensors and a rotating steel gear wheel with 20 teeth.
Der heutige Alltag vieler Menschen ist durch längere Sitz-Einheiten gekennzeichnet, während die körperliche Bewegung vernachlässigt wird. Diese Entwicklung kann einen negativen Einfluss auf die Haltung von Personen und ihre Gesundheit haben. In diesem Fall ist eine korrekte Haltung nicht nur für die körperliche, sondern auch für die psychische Gesundheit von großer Relevanz. Die Bachelorarbeit „LittleHabit“ ermöglicht es, dass bei Kindern die Bewegung nach langen Sitz-Einheiten durch gezieltes Training zur Gewohnheit wird. Hierbei wird zwischen dem Zuhause- und dem Schulbereich differenziert. Zu Hause soll das Kind beim Erledigen der Hausaufgaben durch Animationen und Lichtsignale dazu motiviert werden, Bewegungspausen einzulegen. In der Schule soll dieses Vorhaben in reduzierter Form aufgegriffen und mithilfe von Licht- und Farbsignalen umgesetzt werden. Darüber hinaus fördert es die intrinsische Motivation, sodass Kinder aus eigenem Antrieb ein Interesse dafür entwickeln, sich nach langen Sitz-Einheiten zu bewegen. LittleHabit setzt einen Baustein für die Entwicklung einer gesunden Sitz-Haltung und zielt darauf ab, Haltungsschwächen zu verhindern.
Unsere Welt funktioniert seit jeher völlig rechtsorientiert. Rechtshändigkeit stellt die Norm dar, während Linkshändigkeit eine Besonderheit ist – ein Phänomen, oder gar eine Kuriosität, welche im Laufe der Menschheitsgeschichte bei Weitem nicht so akzeptiert wurde wie in der Gegenwart. Das Buch „Auf links gedreht“ thematisiert die Wahrnehmung der linken Seite in der Vergangenheit und sensibilisiert für die Probleme von Linkshänder:innen in der heutigen Zeit. Ein Buch, fernab der Norm, mit einer Gestaltung ausgelegt auf die Linkshändigkeit. Es führt Rechtshänder:innen die Problematik vor Augen. So wird sich nicht nur inhaltlich für eine händigkeitsneutrale Gestaltung eingesetzt. Ein Buch über die linke Hand, gestaltet für die linke Hand.
Die Benin-Objekte wurden vor 126 Jahren durch britische Kolonialmächte aus ihrer Heimat geraubt. Sie wurden über die ganze Welt verstreut und ca. 1500 Stücke landeten auch in deutschen Museen. Bei den Objekten handelt es sich um das kulturelle Erbe und das Nationalarchiv eines Volkes. In „Raubgut“ finden die Leser:innen eine Zusammenführung aller Objekte, die sich in deutschen Museen befinden. „Raubgut“ ist das Ergebnis einer umfangreichen Recherche, in der die erste Zusammenführung auf bildlicher Ebene in einem Bildarchiv, auf textlicher Ebene u. a. in einer einzigartigen Inventarliste sowie in Texten zum ehemaligen Königreich, dem Kolonialismus und weiteren Themen gegeben ist. Nach all den Jahren wurde am 01. Juli 2022 die vollständige Eigentumsübertragung an Nigeria beschlossen. Ob das nun der Grundstein für die Entwicklung der Restitutionsdebatte war, wird sich in Zukunft zeigen.
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.
Die „Commuter Zone“ setzt sich mit dem Zeitverlust Pendelnder auseinander. Berufliche Ziele treiben immer mehr Menschen an, längere Strecken zurückzulegen. Dabei büßen sie den Zeitaufwand an privater Stelle ein. Als Rückzugsort für Alleinreisende schafft die „Commuter Zone“ ein effektiv nutzbares Zeitfenster. Dazu wird die Rücksichtnahme der Routinierten zueinander genutzt und gefördert. Sitz- und Arbeitsflächen lassen sich zurückklappen und erleichtern das Aussteigen. Der begrenzte Raum wird intensiv genutzt. So entsteht Komfort durch die Zuversicht, einen Sitzplatz zu erhalten. Und dank der Zusammensetzung der Sitzkonstellation bleibt das Arbeitsgeschehen privat. Letztlich bietet die „Commuter Zone“ den zunehmend selbstbestimmenden Beschäftigten neue Möglichkeiten zur Arbeitseinteilung und schafft Qualitätszeit im Privaten.