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Bruchsimulation
(2014)
Aufgrund ihrer Komplexität wird die Simulation von Brüchen in echtzeitfähigen Anwendungen der Computergraphik häufig gemieden. Durch Methoden aus den Ingenieurswissenschaften können Simulationen geschaffen werden, die Spiele und andere Anwendungen enorm bereichern. Stetig steigende Rechnerleistungen ermöglichen entsprechende Simulationen in Echtzeit und machen diesen Aspekt zunehmend interessanter.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Modellierung von Brüchen starrer Körper durch eine Simulation. Der Fokus richtet sich dabei auf die physikalische Plausibilität und Performanz der Anwendung. Durch diese Ausarbeitung soll beantwortet werden, inwiefern eine Simulation von Brüchen mit Mitteln der Computergraphik umgesetzt werden kann.
Es wurden drei bestehende Ansätze und eine eigene Entwicklung implementiert und analysiert. Dieser Arbeit liegen die Verfahren "Real-Time Simulation of Deformation and Fracture of Stiff Materials" von Müller et al., "Real-Time Simulation of Brittle Fracture using Modal Analysis" von Glondu et al. und "Fast and Controllable Simulation of the Shattering of Brittle Objects" von Smith et al. zugrunde. Die vorgestellten Methoden führen voneinander abweichende Bruchbildungen durch. Das eigenständig entwickelte Verfahren baut auf deren Vorzügen auf und erweitert sie mit der Idee der sekundären Risse. Die Implementierung der vier Ansätze erfolgte in der Physik-Engine Bullet.
Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass physikalisch basierte Brüche in Echtzeit realisierbar sind. Die Untersuchung der physikalischen Methoden auf Performanz zeigte, dass diese vor allem mit der Struktur der Objekte zusammenhängen. Die präsentierten Methoden lieferten für eine Auswahl an Objekten physikalisch plausible Ergebnisse in Echtzeit. Durch die Ausarbeitung wird deutlich, dass die weitere Erforschung der Thematik neue Möglichkeiten aufdecken kann. Die Verbesserung des Realismus in echtzeitfähigen, virtuellen Welten kann mit dem Einsatz von physikalisch plausiblen Methoden erreicht werden.
Der seit Jahren anhaltende Hype um das mobile Internet und der damit verbundenen Technologie der mobilen Anwendungsprogramme scheint nicht abzureißen. Das enorme ökonomische Potential dieses Markts treibt die Wirtschaft stetig zu neuen Ideen der Monetarisierung. Die Ursachen dieses Phänomens werden jedoch selten hinterfragt. Auch hat die wissenschaftliche Forschung auf dem Gebiet des "Mobilseins" bisher kein einheitliches Bild über die Ursachen und Wirkungsketten entwickelt. Versuche des Ableitens von Zusammenhängen durch Studien an artverwandten Medien, wie z.B. dem Computer oder dem stationären Internet, werden kontrovers diskutiert. Durch eine Verknüpfung der Forschungsströme der Mediennutzungsmotive und der Kundenbindung wird die Arbeit ein neues Untersuchungsmodell vorstellen. Anhand der Ergebnisse einer durchgeführten, quantitativen Datenerhebung wird gezeigt, dass die Motive nach Mobilität, nach Beschaffung von Informationen und nach Unterhaltung die bedeutsamsten Treiber von Kundenzufriedenheit bei mobilen Applikationen darstellen. Auch wird gezeigt, dass zwischen der Kundenzufriedenheit und den weiteren Determinanten der Kundenbindung eine signifikante Korrelation besteht.
In der vorliegenden Forschungsarbeit wird ein Leitfaden zur Überprüfung von Geschäfts-modellen entwickelt. Dabei wird insbesondere die Situation junger, innovativer Unter-nehmen (Startups) berücksichtigt. Diese Unternehmen agieren unter einer hohen Unsi-cherheit oder Ungewissheit. Es ist daher kaum möglich über quantitative Daten eine so-lide Prognose für den Erfolg des Unternehmens abzugeben. Die Evaluation von innovativen Geschäftsmodellen stellt eine Forschungslücke dar.
In dieser Arbeit wird eine Unterrichtsreihe beschrieben, welche aus den drei Bereichen „mathematische Relationen“, „Datenbanken in Sozialen Netzwerken“ und „Datenschutz“ zusammengesetzt ist. Zu jedem Bereich wird ein eigener Unterrichtsentwurf präsentiert.
Außerdem wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Programm zur Visualisierung der Relationen des Sozialen Netzwerks Instahub entworfen, welches im Anschluss an die Beschreibung der Unterrichtsreihe aufgeführt wird.
Soll die Inneneinrichtung eines Raums geplant werden, stehen verschiedene
Programme für Computer, Smartphones oder Head-Mounted Displays
zur Verfügung. Problematisch ist hierbei der Transfer der Planung in die
reale Umgebung. Deshalb wird ein Ansatz mit Augmented Reality entwickelt,
durch den die Planung des Raums unter realen Umständen veranschaulicht
wird. Möchten mehrere Personen ihre Ideen beitragen, erfordern
herkömmliche Systeme die Zusammenarbeit an einem Endgerät. Ziel dieser
Masterarbeit ist es, eine kollaborative Anwendung zur Raumplanung
in Augmented Reality zu konzipieren und zu entwickeln. Die Umsetzung
erfolgt in Unity mit ARCore und C#.
Soziale Netzwerke spielen im Alltagsleben der Schülerinnen und Schüler eine entscheidende Rolle. Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wurde ein Konzept für die Anzeige von Profilvorschlägen innerhalb des sozialen Netzwerks „InstaHub“, welches ein speziell für den Informatikunterricht programmiertes Werkzeug zum Thema „Datenbanken“ darstellt, entwickelt. Als Hürde stellte sich dabei dar, dass von den etablierten sozialen Netzwerken nur wenig bis gar keine Informationen über die Berechnung von Profil- oder Freundschaftsvorschlägen preisgegeben werden. Daher wurde zunächst das Wesen von Beziehungen zwischen Menschen in nicht-internetbasierten und in internetbasierten sozialen Netzwerken sowie die Gründe für Beziehungen zwischen Menschen in diesen Netzwerken dargelegt. Anhand der Beobachtung von Vorschlägen in anderen sozialen Netzwerken sowie der in InstaHub gespeicherten Nutzerdaten wurde ein Algorithmus für Profilvorschläge in InstaHub entworfen und mitsamt einer passenden Visualisierung entsprechend implementiert. Den zweiten Teil der Arbeit bildete eine Unterrichtseinheit für die Sekundarstufe II mit dem Thema Gefahren der Erzeugung und Verarbeitung von personenbezogenen Daten. In der Unterrichtseinheit dienen die Profilvorschläge in InstaHub, die auf von InstaHub über dessen Nutzer gesammelten Daten aufbauen, als Einstieg in die Thematik. Anschließend wird der Fokus von sozialen Netzwerken auf andere Online-Dienste erweitert und auf die Verarbeitung und Weitergabe dieser Daten eingegangen.
Aufgrund des branchenweiten Bedarfs den Konkurrenzkampf zu umgehen, entwickelten Kim und Mauborgne die Blue Ocean Strategy, um neue Märkte zu ergründen. Diese bezeichnen sie als einzigartig. Da jedoch weitere Strategien zur Ergründung neuer Märkte existieren, ist es das Ziel dieser Arbeit herauszufinden, anhand welcher Charakterisierungsmerkmale die Blue Ocean Strategy als einzigartig angesehen werden kann.
Die Strategie von Kim und Mauborgne soll daher mit Schumpeters schöpferischen Zerstörung, Ansoffs Diversifikationsstrategie, Porters Nischenstrategie und Druckers Innovationsstrategien verglichen werden. Für den Vergleich werden die Charakterisierungsmerkmale herangezogen, nach denen Kim und Mauborgne die Blue Ocean Strategy als einzigartig beurteilen. Auf Basis dieser Kriterien wird ein Metamodell entwickelt, mit dessen Hilfe die Untersuchung durchgeführt wird.
Der Vergleich zeigt, dass die Konzepte von Schumpeter, Ansoff, Porter und Drucker in einigen Kriterien der Blue Ocean Strategy ähneln. Keine der Strategien verhält sich jedoch in allen Punkten so wie das Konzept von Kim und Mauborgne. Während die Blue Ocean Strategy ein Differenzierung und Senkung der Kosten anstrebt, orientieren sich die meisten Konzepte entweder an einer Differenzierung oder an einer Kostenreduktion. Auch die Betretung des neuen Marktes wird unterschiedlich interpretiert. Während die Blue Ocean Strategy auf einen Markt abzielt, der unergründet ist und somit keinen Wettbewerb vorweist, werden bei den anderen Strategien oft bestehende Märkte als neu interpretiert, auf denen das Unternehmen bisher nicht agiert hat. Dies schließt die vorherige Existenz der Märkte jedoch nicht aus.
Auf Basis der durch den Vergleich gezogenen Erkenntnisse, kann somit die Blue Ocean Strategy als einzigartig bezeichnet werden.
As a result of the technical progress, processes have to be adjusted. On the one hand, the digital transformation is absolutely necessary for every organization to operate efficient and sustainable, on the other hand whose accomplishment is a tremendous challenge. The huge amount of personal data, which accrue in this context, is an additional difficulty.
Against the background of the General Data Protection Regulation (GDPR), this thesis focuses on process management and ways of optimizing processes in a Human Resources Department. Beside the analysis of already existing structures and workflows, data management and especially the handling of personal data in an application process are examined. Both topics, the process management and the data protection are vitally important by itself, but it is necessary to implement the requirements of data protection within the appropriate position of a corresponding process. Relating to this, the thesis deals with the research question of what barriers may occur by a sustainable process integration and to which extend the GDPR prevent an unobstructed workflow within the Human Resources Department of the Handwerkskammer Koblenz. Additionally, answering the question of which subprocesses are convenient for a process automation is highly significant.
In scope of these questions Business Process Management is the solution. By means of the graphical representation standard, Business Process Model and Notation, a process model with the relevant activities, documents and responsibilities of the recruitment process is designed. Based on a target-actual comparison it becomes apparent, that standardized process steps with less exceptions and a large amount of information are basically convenient for automation respectively partial automation. After the different phases of the recruitment process are documented in detail, a Workflow-Management-System can ex-port the transformed models, so the involved employees just have to carry out a task list with assigned exercises. Against the background of the data protection regulations, access rights and maturities can be determined. Subsequently only authorized employees have admission to the personal data of applicants. Because of impending sanctions by violation against the GDPR, the implementation of the relevant legal foundations within the recruitment process is necessary and appropriate. Relating to the defined research questions, it appears that in principle not every activity is appropriate for a process automation. Especially unpredictable and on a wide range of factors depending subprocesses are unsuitable. Additionally, media discontinuities and redundant data input are obstacles to an enduring process integration. Nevertheless, a coherent consideration of the topics of business process management and the data protection regulations is required.
In der Nutzung betrieblicher Informationssysteme ist die Wahrung ihrer Aktualität und Ausbaufähigkeit ein wichtiger Aspekt. Immer wieder ergeben sich aber Situationen, in denen mit dem alten System, dem Legacy-System, diese Ziele nicht mehr erreicht werden können. Als Ausweg bietet sich dessen Migration in eine neue Umgebung an. Die Software-Migration ist als Teilbereich der Software-Technik im Rahmen der Software-Wartung anzusiedeln. In dieser Arbeit wurde das in einer weiteren Abschlussarbeit des Instituts vorgestellte Referenz-Prozessmodell zur Software-Migration ReMiP angewandt. Ziel dieser Untersuchung ist es, das vorgestellte Referenz-Prozessmodell für den Fall der Migration einer Website praktisch umzusetzen und auf Gültigkeit zu überprüfen.1 Interessante Fragestellungen umfassen die Vollständigkeit und Allgemeingültigkeit des Modells für Migrationsprozesse als auch Erfahrungen mit der Intensität der Durchführung der einzelnen Migrationsaktivitäten. Als Zielumgebung der Website-Migration wird das Content Management System Plone verwendet. Im Rahmen der Arbeit wird es ausführlich beschrieben und schließlich die zu migrierende Website in die neue Zielumgebung überführt werden. Das Ergebnis dieser Arbeit ist die migrierte GXL-Website im Zielsystem Plone unter Anwendung des ReMiP. Durch diese Migration konnte der ReMiP als Referenz-Prozessmodell für Software-Migrationen erfolgreich validiert werden.
Motion Capture bezeichnet das Aufnehmen, Weiterverarbeiten und auf ein 3D Modell Übertragen von reellen Bewegungen. Nicht nur in der Film- und Spieleindustrie schafft Motion Capture heute einen nicht mehr wegzudenkende Realismus in der Bewegung von Mensch und Tier. Im Kontext der Robotik, der medizinischen Bewegunsthearpie, sowie in AR und VR wird Motion Capture extensiv genutzt. Neben den etablierten optischen Verfah- ren kommen aber gerade in den letzen drei Bereichen auch vermehrt alternative Systeme, die auf Intertialsystemen (IMUs) basieren zum Einsatz, da sie nicht auf externe Kameras angewiesen sind und somit den Bewegungsraum deutlich weniger beschränken.
Schnell vorranschreitender technischer Fortschritt in der Herstellung solcher IMUs, erlaubt den Bau kleiner Sensoren die am Körper getragen werden können und die Bewegung an einen Computer übertragen. Die Entwicklung in der Anwendung von Inertialsystemen auf den Bereich des Motion Capture, steckt allerdings noch in den Kinderschuhen. Probleme wie Drift können bis- her nur durch zusätzliche Hardware, zur Korrektur der Daten, minimiert werden.
In der folgenden Masterarbeit wird ein IMU basiertes Motion Capture System aufgebaut. Dies umfasst den Bau der Hardware sowie die softwa- reseitige Verarbeitung der erhaltenen Bewegungsinformationen und deren Übertragung auf ein 3D Modell.
Rudolf Virchows Vorstellungen von einer human-bürgerlichen Krankenpflege in der Zeit des preußischen Kulturkampfes
Über die Auseinandersetzungen im Preußischen Haus der Abgeordneten zwischen Rudolf Virchow, dem Kultusministerium und der Zentrumspartei über die katholischen Kranken-pflegeorden – von Hilmar Conrad
Der Mediziner und liberale Abgeordnete des Preußischen Hauses der Abgeordneten Rudolf Virchow ist vielen bekannt für den Satz „‹Omnis cellula e cellula›“1, aus seinem Werk ‚Die Zellularpathologie‘. Er wies mit diesem Lehrsatz und der zugrundeliegenden Forschung nach, dass Zellen in Morphologie und Funktion die kleinste Einheit des menschlichen Körpers sind.2 Der spätere Medizinprofessor wurde am 13. Oktober 1821 in Schivelbein geboren und verstarb am 5. September 1902 in Berlin. Das Jahr 1848 ist in zweierlei Hinsicht als Schicksalsjahr für Virchow zu betrachten. Er war in dieser Zeit Militärarzt und wurde in diesem Winter 1847/48 von der preußischen Regierung nach Ober-schlesien entsendet, wo eine Typhus-Epidemie wütete. Sein Auftrag war die wissenschaftliche Analyse der Geschehnisse. An seinem 80. Geburtstag sagte er über diese Reise: „Jene 16 Tage in Oberschlesien, 1848, waren das entscheidende Ereignis meines Lebens.“3 Es war Revolution in Berlin und dort zurück, nahm er an den Kämpfen für Demokratie teil.4 Im Bericht über seine Reise schlussfolgerte er, dass zur Prävention einer solchen Seuche in Oberschlesien Demokratisierung und Bildung für die Bevölkerung notwendig seien – das war der Beginn der Sozialmedizin. Ab 1859 war er Berliner Stadtverordneter und ab 1861 Mitglied des Preußischen Abgeordnetenhauses für die linksliberale Deutsche Fortschrittspartei, die er zusammen mit Mitstreitern gegründet hatte. Von 1880 bis 1893 war er Abgeordneter im Deutschen Reichstag.5 Für ihn war „[d]ie Medizin […] eine soziale Wissenschaft, und die Politik ist weiter nichts als Medizin im Großen.“6
Was diese Person also so spannend macht, ist, dass sie gleich zwei relevanten Gruppen angehörte, welche einflussreich über die Krankenpflege sprachen: die der Politik und die der Ärzte.
Rudolf Virchow forderte am 9. November 1869 auf dem Kongress der deutschen Frauenvereine in Berlin eine Pflege, die sich außerhalb der Kirchen organisieren solle:
„Organisiren wir ganz und gar ausserhalb der kirchlichen Organisation, organisiren wir ganz innerhalb der bürgerlichen Gesellschaft als solcher, nach rein menschlichen Aufgaben, ohne irgend einen weiteren Nebenzweck.“7
Was Virchow hier forderte ist eine Hinwendung zum ‚Humanen‘8, wie er es nannte und auch in mehreren Debatten im Abgeordnetenhaus erläuterte. Dies überrascht nicht, war er doch maßgeblich am Kulturkampf im Parlament beteiligt und ein vehementer Verfechter der Säkularisierung.9 Das wissenschaftlich relevante Problem an dieser Stelle ist Virchows zentrale Äußerungen über die Krankenpflege im Kontext der geführten Debatten im Preußischen Abgeordnetenhaus darzustellen. Die wissenschaftliche Literatur geht hierbei, nur sehr oberflächlich auf das vor- und hinterher Gesagte ein, obwohl es sich um Debatten handelt. Und hier zeigt sich auch die Relevanz der Arbeit. Natürlich liegt das Interesse darauf, Virchows Vorstellungen über die Krankenpflege anhand seiner Beiträge im Preußischen Haus der Abgeordneten nachzuvollziehen, aber eben auch nachzuzeichnen, wie sich die gesamten Debatten um die Krankenpflege, in denen sich Virchow bewegte, zugetragen hatten.
Demnach ist das Erkenntnisinteresse dieser Arbeit herauszuarbeiten, welche Ansichten Rudolf Virchow über die Krankenpflege seiner Zeit hatte, wie er sie im Preußischen Haus der Abgeordneten verteidigte, wie sich die Ansichten seiner politischen Gegner und der preußischen Regierung dazu verhielten sowie daraus folgend, wie die Debatten über die Krankenpflege im Preußischen Abgeordnetenhaus verliefen.
1 Virchow, zit. n. Schipperges (1994): Rudolf Virchow, S. 58.
2 Schipperges (2008): Virchow, Rudolf (Ludwig Carl), S. 257.
3 Andree (2006): Rudolf Virchow (1821–1902) im Spannungsfeld von Glauben, Kirche und Staat, S. 99.
4 Vgl. ebd., S. 99–100.
5 Vgl. Schipperges (2008): Virchow, Rudolf (Ludwig Carl), S. 257–258.
6 Schipperges (1994): Rudolf Virchow, S. 113. Im Original kursiv.
7 Virchow (1879): Die berufsmässige Ausbildung zur Krankenpflege, auch ausserhalb der kirchlichen Organisationen, S. 49. Im Original gesperrt.
8 Vgl. Virchow (1875): Rede im Preußischen Abgeordnetenhaus, Berlin. 8. Mai 1875, S. 207.
9 Vgl. Virchow (1873): Rede im Preußischen Abgeordnetenhaus, Berlin. 17. Januar 1873, S. 359.
Mit dieser Arbeit werden die folgenden Ziele verfolgt: Eine repräsentative Auswahl und Sammlung von Beispielen für Mobile Ticketing Systeme (insbesondere aus dem deutschsprachigen Raum) zu recherchieren, die sich im praktischen Einsatz befinden. Eine Zusammenstellung sinnvoller Kategorien (Charakteristika) zu erarbeiten, anhand derer sich Mobile Ticketing Systeme unterscheiden oder strukturieren lassen. Eine Gegenüberstellung der Beispiele und Kategorien zu erstellen, um zu untersuchen, welche typischen Klassen bei Mobile Ticketing Systemen identifiziert werden können.
Gartner prognostiziert, dass bereits im Jahr 2013 33 Prozent der Zugriffe auf Business Intelligence (BI) Funktionalitäten über mobile Endgeräte erfolgen. Neben der großen Verbreitung mobiler Endgeräte im privaten Umfeld etablieren sich diese Geräte auch zunehmend in Unternehmen und es werden vermehrt sinnvolle Einsatzszenarien für entsprechende Anwendungen entwickelt. Auch im Themenbereich BI ist die Entwicklung mobiler Applikationen aktuell in vollem Gange. Das Forschungsthema Mobile Business Intelligence (mBI) behandelt die Erweiterung der Konzepte traditioneller BI in den Bereich der Mobilität, was die Nutzung von BI Funktionalitäten auf mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablet Computer möglich macht. Die Aktualität sowie die Potenziale, die dem Thema mBI zugesprochen werden, wie zum Beispiel eine Erhöhung der Effektivität und Effizienz der Geschäftsprozesse sowie eine Steigerung der Mitarbeiterproduktivität, sind Anlass für die Behandlung von mBI in dieser Master Thesis. Der Hauptaspekt der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer mBI Strategie, welche der Ausgestaltung der wichtigen Punkte für mBI sowie der Ausgestaltung der Tätigkeiten aller mit dem Thema Mobilität betrauten Akteure an einheitlichen Zielen dient. Wichtige Punkte einer mBI Strategie sind die Identifikation von Chancen und Risiken sowie die Definition von Zielen, die Adaption von mBI an den Anwenderkontext, die Integration von mBI in die bestehende IT Infrastruktur und Anwendungslandschaft, die Architekturen für mBI Systeme sowie die Sicherheit von mBI Systemen. Neben dem ausführlich behandelten Thema der mBI Strategie wird außerdem ein Überblick über den Markt für mBI verschafft. Können die Aspekte der mBI Strategie sowie weitere für das Thema wichtige Punkte mittels eines strukturierten Vorgehens auf ein einheitliches Ziel ausgerichtet werden, bildet dies beste Voraussetzungen für die erfolgreiche Realisierung von mBI in Unternehmen.
In dieser Masterarbeit geht es im Wesentlichen um die Umsetzung eines Pfadplanungsverfahrens basierend auf schnell wachsenden Suchbäumen für allgemeine Gliederfahrzeuge. Es handelt sich dabei um ein probabilistisches Verfahren, das sich durch eine schnelle und gleichmäßige Exploration auszeichnet. Das Verfahren ist etabliert, wurde bisher allerdings nur auf Fahrzeuge mit einfacher Kinematik angewendet. Die im Rahmen dieser Masterarbeit betrachteten Gliederfahrzeuge stellen mit ihrer eingeschränkten Steuerbarkeit eine besondere Herausforderung dar. Im Fokus dieser Masterarbeit steht daher die Anwendung des genannten Verfahrens auf allgemeine Gliederfahrzeuge. Dabei werden systematische Zusammenhänge zwischen den Fahrzeugeigenschaften von Gliederfahrzeugen und den Möglichkeiten zur Realisierung und Anwendung des Verfahrens untersucht.
Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, einen Einführungskurs in die Computervisualistik mit dem Schwerpunkt Computergrafik zu konzeptionieren und zu prototypisieren. Der Kurs sollte Grundlagen der Computergrafik vermitteln und dabei Bezüge zu anderen Veranstaltungen des Studiums herstellen, um Motivation und Verständnis für die komplexen Zusammenhänge der Studieninhalte in der Computervisualistik zu schaffen. Der aktuelle Studiengangplan weist hier bislang ein erkennbares Defizit auf. Für den Einführungskurs wurden prototypische Lerneinheiten auf Grundlage der didaktischen Methode der Moderation und unter Verwendung von Unity entwickelt. Konzept und Prototypen wurden an Probanden ohne informationstechnischen Hintergrund evaluiert. Die Ergebnisse zeigten, dass Unity eine geeignete Oberfläche für die Vermittlung der Informationen bietet. Diese stieß auf Akzeptanz und konnte leichte Zugänglichkeit bei den Probanden aufweisen, obwohl die Lerneinheiten selbst kleinere Schwächen aufwiesen. Im Anschluss an die erste Evaluationsphase wurde eine qualitative Umfrage mit Alumini der Computervisualistik durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigten den Bedarf nach einer einführenden Veranstaltung zur Orientierung und zur Förderung von Motivation und Verständnis für die breiten Themengebiete der Computervisualistik.
In dieser Arbeit wird eine Softwarebibliothek zur Nutzung des USB-Hostmodus von Mikrocontrollern der Baureihe AT90USB entwickelt. Die Eigenschaften des USB werden erläutert und darauf aufbauend die Hardware des verwendeten Mikrocontrollers beschrieben. Anschließend wird die entwickelte Software und deren Funktionsweise erläutert. Abschließend werden Treiber für diverse Geräteklassen vorgestellt, die auch dem Test der entwickelten Bibliothek dienen.
„La liaison est un phénomène complexe dont la phénoménologie est encore aujourd’hui sujette à recherches et à débats. Dans la littérature classique, orthoépique ou descriptive, comme dans les recherches les plus actuelles, la liaison est considérée comme un phénomène multi-paramétrique et tous les niveaux linguistiques sont convoqués : phonologie, prosodie et syllabation, morphologie, syntaxe, lexique et sémantique, diachronie, orthographe et différentiation des styles [...] toutes les dimensions de la variation externe : variation dans le temps, dans l’espace géographique et dans l’espace social, variation dans l’espace stylistique des genres de discours“
(Eychenne/Laks 2017:1).
Dieses Zitat beschreibt die Liaison als ein sehr komplexes, von vielen Parametern beeinflusstes Phänomen. Wie gehen Lernende 1 mit einem solchen Phänomen um? Welche Liaison realisie-ren sie wie häufig? Welche Fehler treten auf? Welche Gründe gibt es für diese Fehler? Welche Auswirkungen hat ein längerer Auslandsaufenthalt des Lernenden in einem französischsprachi-gen Land auf die Produktion von Liaisons? Gibt es Unterschiede zwischen dem Erwerb der Liaison bei Kindern mit Französisch als Erstsprache (L1) und Lernenden des Französischen als Fremdsprache (L2)?
Auf all diese Fragen möchte ich im Laufe der vorliegenden Arbeit eingehen. Nach dem Zusam-mentragen einiger grundlegender Fakten über die Liaison soll daher ein Korpus mit französi-schen Sprachaufnahmen von deutschen Studierenden ausgewertet werden. Die Ergebnisse wer-den im Anschluss präsentiert und zunächst mit Resultaten von Kindern mit Französisch als L1 sowie anschließend mit Ergebnissen anderer Studien über Französischlernende verglichen.
Diese Masterarbeit beschreibt und evaluiert die im Rahmen der Arbeit entwickelten Erweiterungen zur Schellings Segregationsimulation. Der Nobelpreisträger Thomas C. Schelling simulierte als erster ab 1969 die Segregation. Die dabei entstandenen Ergebnisse erlaubten eine genauere Analyse der auftretenden Phänomene. Uri Wilensky, Mitarbeiter der "Northwestern University", entwickelte seit 1999 eine Segregationssimulation in NetLogo.
Im Rahmen meiner Masterarbeit habe ich das NetLogo-Model von Uri Wilensky in sechs unterschiedlichen Szenarien weiterentwickelt.
Zur Planung von Veranstaltungen werden Menschenmengen-Simulationen eingesetzt, die die Evakuierung der Menschenmenge simulieren, um eventuelle Gefahren einschätzen und vermeiden zu können. Diese Menschenmengen-Simulationen analysieren zum größten Teil nur den Bewegungsfluss einer Menschenmenge. Oft werden physische und psychische Faktoren in diesen Simulationen nicht bedacht und verhindern dadurch, Kollisionen zwischen Agenten abzubilden wie deren Umfallen und das sich verändernde Verhalten auf äußere Einflüsse.
Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Arbeit das Ziel verfolgt, das psychische Verhalten und die physischen Krafteinwirkungen der Menschenmenge zu untersuchen. Dazu wurde eine echtzeitfähige Menschenmengen-Simulation entwickelt, die zum einen Verfahren für Videospiele und zum anderen eine Verhaltens-KI für die Agenten der Simulation beinhaltet. Mit Rigid Bodies aus einer Physik-Engine wurde die physikalische Repräsentation der Agenten realisiert, um physische Interaktionen der Agenten untereinander und mit der Umwelt sowie die Fortbewegung der Agenten physikalisch plausibel umzusetzen. Zur Fortbewegung der Agenten wurde zusätzlich das Verfahren von Navigationmeshes und ein geeigneter Algorithmus zur Kollisionsvermeidung realisiert.
Mit der Entwicklung einer Verhaltens-KI wurde ein physisch-psychischer Zustand entworfen, der sich aus einem Stressniveau als psychischer und aus einem Gesundheitswert als physischer Zustand zusammensetzt. Die entwickelte Simulation kann physische Faktoren wie das Gedränge von Agenten oder das Erdrücken eines Agenten sowie die Interaktion der Agenten mit ihrer Umwelt darstellen und psychische Faktoren wie Stress visuell abbilden.
Anhand einer Evaluation von durchgeführten Testszenarien der Simulation wurde untersucht, ob eine Kombination von physischen und psychischen Faktoren in einer Simulation erfolgreich umsetzbar ist und einen Aufschluss über das Verhalten der Agenten in gefährlichen oder stressbehafteten Situationen gibt. Zusätzlich wurde der Nutzen der Komplexität der physikalischen Repräsentation analysiert.
In dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit der Frage, ob die empfundene Herausforderung, der Flow-Zustand und der Spielspaß in Computerspielen miteinander zusammenhängen und welchen Einfluss die motivationspsychologischen Komponenten Erfolgsmotivation, Misserfolgsmotivation und Erfolgswahrscheinlichkeit dabei haben. Außerdem wollen wir wissen, ob eine freie Wahl des Schwierigkeitsgrads der optimale Weg zum Flow-Zustand ist. Um diese Theorien zu untersuchen, wurde eine Studie anhand einer Online-Umfrage durchgeführt, in welcher die Probanden das Spiel “flOw“ spielten. Die Ergebnisse wurden ausgewertet mithilfe einer zweifaktoriellen Varianzanalyse mit Messwiederholung und Tests auf Korrelation. Dabei fanden wir heraus, dass tatsächlich ein Zusammenhang zwischen Herausforderung, Flow und Spaß existiert und die Motivation dabei indirekt eine Rolle spielt.
Eine Service Excellence Kultur wird von einer Vielzahl an Faktoren beeinflusst. Es existieren sowohl Faktoren, die das Zustandekommen einer Service Excellence Kultur fördern, als auch Faktoren, die hemmend wirken. Basiseigenschaften einer Service Excellence Kultur resultieren aus den internen Umstände einer Organisation. Die Mitarbeiter einer Organisation gelten als Schlüssel-Akteure bezüglich exzellentem Service. Fördernde interne Umstände entstehen aus dem Verhalten des Managements gegenüber den Angestellten. Dies kann sich in Form von Empowerment und Encouragement, also der Ermächtigung und der Ermutigung ausdrücken. Die interne Exzellenz ist der optimale interne Organisationszustand, um eine Service Excellence Kultur zu erzeugen. Aus einer internen Exzellenz heraus agieren die Front-Line-Employees mittels standardisierter sowie innovativer Prozesse mit den Kunden, und streben an, diese zufrieden zu stellen und Begeisterung zu erzeugen. Ein hemmender Faktor ist die Komplexität der Kundenprobleme, da dadurch die Erreichung von Kundenzufriedenheit und Begeisterung erschwert wird. In der IT-Dienstleistungsbranche spielt die Komplexität eine besondere Rolle. Durch die häufig individuellen und technischen Probleme entsteht eine erhöhte Komplexität, die eine Herausforderung für die Service-Mitarbeiter zur Folge hat. Damit dennoch Kundenzufriedenheit mit exzellentem Service erzeugt werden kann, gilt es, den Mitarbeiter mit einem detaillierten Handlungsleitfaden durch den Service-Prozess zu leiten. Zudem ist eine Wissensdatenbank von Nutzen, da jeder Service-Fall zum Wissensaufbau genutzt werden kann. Ein weiteres förderndes Element in einer Service Excellence Kultur ist die technische Unterstützung des Front-Line-Employees durch geeignete Software, die ihm grundlegende Aufgaben abnimmt.
In der vorliegenden Arbeit wird eine prototypische Anwendung für die Logopädie entworfen, die als therapeutisches Werkzeug dient, mit dem die Artikulation deutscher Laute und der Schluckvorgang simuliert werden können. Besonderer Fokus liegt dabei auf der dreidimensionalen Visualisierung der anatomischen Modelle der oro-pharyngolaryngealen Region, die vom Logopäden interaktiv bedient werden kann. Unter Berücksichtigung therapeutischer Anforderungen wird die Frage untersucht, ob eine solche Anwendung im Therapie-Alltag eingesetzt werden und einen Mehrwert zu den üblichen Hilfsmittel der Sprechtherapie bieten kann.
Eins der größten Ziele der Computergrafik ist die ästhetische Darstellung von Objekten. Neben herkömmlichen Verfahren existiert ein weiteres Feld, welches sich mit nicht-photorealistischen Renderings beschäftigt. Das Example-Based Rendering ist ein Gebiet, bei dem Benutzer ihren Kunststil, mit Hilfe einer handgemalten Vorlage, auf ein vorberechnetes 3D-Rendering übertragen können. Es existieren einige Algorithmen die bereits beeindruckende Ergebnisse liefern. Das Problem ist, dass die meisten Verfahren aus diesem Bereich zu den Offline-Verfahren zählen und nicht in der Lage sind Ergebnisse in Echtzeit zu produzieren. Aus diesem Grund zeigt diese Arbeit ein Verfahren, dass diese Bedingung erfüllt. Darüber hinaus wird untersucht, welchen Einfluss die Laufzeitminimierung auf die Resultate hat. Es sind Anforderungen definiert, auf die das Verfahren und dessen Ergebnisse überprüft werden. Dabei wird Bezug zu anderen Verfahren aus diesem Gebiet genommen und mit deren Resultaten verglichen.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Evaluierung eines Konzepts zur neuartigen Interaktion mit ubiquitären, also allgegenwärtigen, User-Interfaces. Für die Durchführung der Evaluierung dieses Interaktionskonzeptes wurde darüber hinaus eine prototypische Umsetzung einer Augmented Reality-Anwendung mit Hilfe einer bestehenden Head-Mounted-Display-Lösung und einem Android-Smartphone realisiert.
Zudem wurde im Rahmen dieser Arbeit ein konkreter Anwendungsfall für diesen Prototyp " das Navigieren durch einen Stadtteil mittels elektronischer Übersichtskarte " entwickelt und als lauffähige Anwendung implementiert, um die Qualität des Interaktionskonzeptes evaluieren zu können. Auf Grundlage dessen wurden sodann wesentliche Forschungserkenntnisse gewonnen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Thema Responsible Research and Innovation (RRI). Die Ziele der Arbeit sind die Klärung des Begriffs sowie die Ermittlung des aktuellen Stands der Forschung in dem Gebiet. RRI ist ein Konzept, welches wesentlich von der Europäischen Kommission (EC) geprägt wurde. Es ist zusammengesetzt aus Verantwortung, Forschung und Innovation, welche hier zunächst einzeln betrachtet werden. Verantwortung setzt sich gemäß der hier verwendeten Definition von Clausen (2009) aus Subjekt („Wer übernimmt Verantwortung“), Objekt („wofür,“), Adressaten („wem gegenüber“) und Instanzen („und wieso?“) zusammen. Im Rahmen des konzeptuellen Teils dieser Arbeit wird die Eigenschaft von Unternehmen als Verantwortungssubjekte damit begründet, dass sie zielgerichtet handeln und vor allem die Gesellschaft, welche gleichzeitig als wichtiger Adressat und als Instanz der Verantwortung auftritt, sie zunehmend für die Folgen ihrer Handlungen in die Pflicht nimmt. Das Gebiet der Nachhaltigkeit mit seinen Säulen Ökonomie, Ökologie und Soziales wird außerdem als Verantwortungsobjekt eingehend betrachtet. Innovation und ihre Teilmenge Forschung werden in dieser Arbeit als komplexe Prozesse verstanden, die Unternehmensziele auf neuartige Weise umsetzen. Mittels einer Literaturanalyse nach Webster & Watson (2002) wird der aktuelle Stand der Forschung zu RRI ermittelt. Der Großteil der verwendeten Literatur wird dabei als konzeptioneller Natur identifiziert. Trotz großer Unklarheiten, die noch vorherrschen, lassen sich vier Dimensionen von RRI herauslesen: Deliberation, Antizipation, Reflexivität und Reaktivität. Die Dimensionen, welche von der EC verwendet werden, sind demnach eher als Aktivitäten einzuordnen. Forschung und Innovation, welche nach RRI ausgerichtet wird, bezieht Stakeholder und insbesondere die Gesellschaft von Anfang an in den Prozess ein, betrachtet ihre möglichen Auswirkungen und stellt ihre Hintergründe und grundlegenden Werte kontinuierlich in Frage. Den wichtigsten Aspekt stellt dabei die Anpassungsfähigkeit des Prozesses gemäß den Ergebnissen aus den übrigen Dimensionen dar. Alle Aktivitäten basieren auf Verantwortung und Nachhaltigkeit und werden durch geeignete Steuerung integriert. Über die konzeptionelle Arbeit hinaus wurde erst wenig Forschung durchgeführt, insbesondere was Operationalisierung und Implementierung von RRI angeht. Für letztere wird hier die Einbettung in einen Stage-Gate-Prozess nach Cooper (2010) vorgeschlagen. Auch die tatsächliche Ausgestaltung der konzeptionellen Dimensionen muss jedoch noch konkretisiert werden. Außerdem muss insgesamt das Bewusstsein für RRI geschärft werden und ein Bekenntnis zu RRI erfolgen.
Künstliche Intelligenzen werden immer öfter erfolgreich in Spielen angewendet. Sie benötigen aber, je nach Komplexität des Spiels, viel Rechenleistung, um gute Ergebnisse erzielen zu können. Daher wird in dieser Arbeit ein Strategy Learning-System implementiert, welches auf der Basis von Crowd-Learned Heuristiken funktioniert. Die Heuristiken sind dabei in einem Wiki hinterlegt. Die Forschung wird nach der Design Science Research Methodology betrieben. Das implementierte System wird auf das Spiel Dominion angewandt, wofür eine Dominion-Ontologie definiert wird. Für die Implementation wird eine Mappingsprache definiert, mit der Informationen aus einem Wiki in eine Ontologie übertragen werden können. Zudem werden Metriken definiert, mit der die ermittelten Strategien bewertet werden können. Im System können Nutzer zum einen ein Mapping für die Informations-Übertragung angeben und anwenden und zum anderen für Dominion eine Menge an Karten auswählen, in der Strategien ermittelt werden sollen. Das System wird abschließend evaluiert, indem Dominion-Spieler die vom System ermittelten Strategien und die erarbeiteten Metriken bewerten.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird der Spanning Tree Simulator um diverse Funktionalitäten erweitert. Dieser wurde in der Bachelorarbeit [Jan10b] von Andreas Sebastian Janke im Jahr 2010 entwickelt. Mithilfe eines Conguration-Files kann ein beliebiges Netzwerk ins Programm geladen und grafisch dargestellt werden. Solch ein Configuration-File muss in XML geschrieben werden und repräsentiert ein Netzwerk bestehend aus Switches und Hosts. Anschließend kann auf diesem Netzwerk der Spanning Tree Algorithmus IEEE 802.1D laufen gelassen werden. Anders als in der Bachelorarbeit sind jetzt nur noch die Switches als Threads realisiert, um weniger Systemressourcen zu benötigen. Nach Abschluss des Algorithmus entsteht ein Spannbaum, der die Schleifen im vorliegenden Netzwerk aufbricht. Dies ist notwendig, da diese beim Verschicken von Nachrichten zu einer stetig steigenden Auslastung des Netzes führen können.
Um Altsysteme beim sogenannten Software-Reengineering an neue Anforderungen mittels Computerunterstützung anpassen zu können, wird eine effiziente Repräsentation der vorliegenden und im Laufe des Prozesses anfallenden Daten und Informationen benötigt. Als geeignete Repräsentationsform haben sich TGraphen herausgestellt, da sowohl Knoten als auch gerichtete Kanten typisiert sind und über Attribute verfügen können. Darüber hinaus besteht eine globale Anordnung aller Elemente des Graphen sowie eine Reihenfolge der Inzidenzen jedes Knoten. In dieser Arbeit wurde die "Extractor Description Language" (EDL) entwickelt, um die Syntax der Eingabedaten zu beschreiben und mittels frei definierbarer semantischer Aktionen einen TGraphen aufzubauen. Im Gegensatz zu klassischen Parsergeneratoren wie ANTLR werden mehrdeutige Grammatiken, Modularisierung, Inselgrammatiken und Symboltabellen-Stacks von EDL unterstützt, wodurch die Erstellung der Syntaxbeschreibung vereinfacht wird. Nach der Erhebung der Anforderungen an EDL, werden zunächst die existierenden Parsergeneratoren daraufhin untersucht, welcher zur Realisierung der Anforderungen am geeignetsten ist.
Im Anschluss wird die Syntax sowie die Semantik von EDL beschrieben und unter Nutzung des geeigneten Parsergenerators implementiert. Anhand von zwei mittels EDL generierten exemplarischen Extraktoren für XML und Java wird der zeitliche Aufwand zum Verarbeiten der Eingabe gemessen.
Auswirkung der Einführung eines Mindestlohns auf den Arbeitsmarkt, anhand eines Simulationsmodells
(2012)
Die Diskussion zum Thema Mindestlohn ist ein stets aktuelles und findet zur Jahreswende 2011/2012, in der diese Arbeit entstanden ist, von der Politik und Wirtschaft besonders viel Aufmerksamkeit. Die Aktualität dieses Themas und ihre Dynamik werden besonders darin bemerkbar, dass bei der Untersuchung der deutschen Literatur zu diesem Thema viele der Aussagen und Thesen nicht mehr zutreffen. Das eingangs aufgeführte Zitat von der amtierenden Bundesministerin für Arbeit und Soziales, Ursula von der Leyen, bringt zum Ausdruck, dass mittlerweile in der Politik ein Konsens darüber existiert, dass vollzeitbeschäftigte Arbeitnehmer in der Lage sein müssen, ihren Lebensunterhalt aus ihrem Einkommen zu sichern. Dies stellt für die christlich-demokratische Regierungspartei einen Dogmenwechsel dar. Während die CDU in den letzten Jahrzehnten auf die Tarifbindung gesetzt und einen Mindestlohn kategorisch abgelehnt hat, geht sie nun dazu über, Lohnuntergrenzen für alle Branchen zum Ziel ihrer Regierungsarbeit zu machen. Dies ist in starkem Maße darauf zurückzuführen, dass auf dem Arbeitsmarkt in den letzten Jahren die Lohnspreizung, die traditionell in Deutschland niedrig war, eine stark divergente Entwicklung genommen hat.
Ein weiterer Grund ist die abnehmende Rolle der Tarifbindung der letzten Jahre. Die Folge dieser Entwicklungen ist, dass 1,2 Millionen Menschen, somit vier Prozent der Beschäftigten, für Löhne unter fünf Euro. Weitere 2,2 Millionen Menschen arbeiten für Stundenlöhne unter sechs Euro, 3,7 Millionen Menschen verdienen unter sieben Euro und 5,1 Millionen Menschen arbeiten für Löhne unter acht Die Frage inwieweit ein Leben in Würde unter diesen Voraussetzungen möglich ist, beschäftigt große Teile der Gesellschaft. Denn damit sind das Volumen und die Lohnhöhe des Niedriglohnsektors auf ein Niveau gesunken, welche gesellschaftlich und politisch nicht mehr einfach zu vertreten sind. Zur Abwendung dieser Entwicklung wird das wirtschaftspolitische Instrument Mindestlohn, als probates Mittel, häufig in die Diskussion gebracht. So haben in der Vergangenheit viele Staaten den Mindestlohn auf unterschiedliche Art eingesetzt. Die Einführung eines flächendeckenden Mindestlohns in der Bundesrepublik wird vor allem mit den folgenden Zielen befürwortet.
Der Mindestlohn soll zum einen gewährleisten, dass Vollzeitbeschäftigte ein Einkommen erzielen, dass mindestens ihrem soziokulturellen Existenzminimum entspricht. Andererseits soll die Einführung des Mindestlohns die Notwendigkeit des Aufstockens mit dem Arbeitslosengeld II hemmen und somit die öffentlichen Kassen entlasten. Die Gegner des Mindestlohns lehnen die Einführung eines flächendeckenden allgemeinverbindlichen Mindestlohns, vor allem aufgrund arbeitsmarkttheoretischer Überlegungen, kategorisch ab. Diese vertreten die Ansicht, dass die Mechanismen des Arbeitsmarktes eine selbstregulierende Wirkung besitzen und ergänzt um die Tarifautonomie ausreichend geregelt sind. Eine drohende Vernichtung bestehender Arbeitsplätze und eine ausbleibende Schaffung neuer Arbeitsplätze werden als Folge der Einführung von Mindestlohn weiterhin argumentiert.
Hinzu kommt, dass in der Theorie je nach Denkschule und Position eine entgegengesetzte Auswirkung auf den Arbeitsmarkt prognostiziert werden kann. Vor dem Hintergrund der aktuellen Debatte untersucht die vorliegende Arbeit die Auswirkung der Einführung eines Mindestlohns. Um eine objektive Wertung für die vorliegende Problemstellung zu finden, wird mit Hilfe von Netlogo die computergestützte agentenbasierte Simulation benutzt. Anhand eines fiktiven Marktes mit fiktiven Akteuren/"Agenten" wird der Versuch unternommen, eine modellhafte Darstellung des Arbeitsmarktes abzubilden. Insbesondere soll untersucht werden, inwieweit die Einführung eines Mindestlohns, branchenspezifisch oder flächendeckend, den Beschäftigungsgrad und die Höhe der Löhne beeinflusst.
In der Forschung der autonomen mobilen Roboter ist besonders die Pfadplanung immer noch ein sehr aktuelles Thema.
Diese Masterabeit befasst sich mit verschiedenen Pfadplanungsalgorithmen zur Navigation solcher mobilen Systeme. Hierbei ist nicht nur eine kollisionsfreie Trajektorie von einem Punkt zu einem anderen zu ermitteln, sondern sollte diese auch noch möglichst optimal sein und alle Fahrzeug-gegebenen Einschränkungen einhalten. Besonders die autonome Fahrt in unbekannter dynamischer Umgebung stellt eine große Herausforderung dar, da hier eine geschlossene Regelung notwendig ist und dem Planer somit eine gewisse Dynamik abverlangt wird.
In dieser Arbeit werden zwei Arten von Algorithmen vorgestellt. Zum einen die Pfadplaner, welche auf dem A* aufbauen, der im eigentlichen Sinne ein Graphsuchalgorithmus ist: A*, Anytime Repairing A*, Lifelong Planning A*, D* Lite, Field D*, hybrid A*. Zum anderen die Algorithmen, welche auf dem probabilistischen Planungsalgorithmus Rapidly-exploring Random Tree basieren (RRT, RRT*, Lifelong Planning RRT*), sowie einige Erweiterungen und Heuristiken. Außerdem werden Methoden zur Kollisionsvermeidung und Pfadglättung vorgestellt. Abschließend findet eine Evaluation der verschiedenen Algorithmen statt.
Augmented Reality gewinnt heutzutage immer mehr an Bedeutung in Gebieten wie der Industrie, der Medizin oder der Tourismus-Branche. Dieser Anstieg kann durch die Möglichkeit der Erweiterung der realen Welt mit weiteren Information durch Augmented Reality erklärt werden. Somit ist dieses Verfahren zu einer Methode geworden, den Informationsfluss wesentlich zu verbessern. Um ein System zu erstellen, das die reale Welt mit Zusatzinhalten erweitert, muss die Relation zwischen System und realer Welt bekannt sein. Die gängigste Methode zum Erstellen dieser Verbindung ist optisches Tracking. Das System berechnet die Relation zur realen Welt aus Kamerabildern. Dabei wird eine Referenz in der realen Welt als Orientierung genutzt. Zumeist sind dies 2D-Marker oder 2D-Texturen, die in der Szene der realen Welt platziert werden. Dies bedeutet allerdings auch einen Eingriff in die Szene. Deshalb ist es wünschenswert, dass das System ohne eine solche Hilfe arbeitet. Ein Ansatz ohne Manipulation der Szene ist Objekt-Tracking. In diesem Ansatz kann ein beliebiges Objekt als Referenz genutzt werden. Da ein Objekt viel komplexer als ein Marker oder eine Textur ist, ist es für das System schwerer, daraus eine Relation zur realen Welt herzustellen. Deshalb reduzieren die meisten Ansätze für 3D-Objekt-Tracking das Objekt, indem nicht das gesamte als Referenz dient. Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung, wie ein ganzes Objekt als Referenz genutzt werden kann, sodass das System oder die Kamera sich 360 Grad um das Objekt herum bewegen kann, ohne dass das System die Relation zur realen Welt verliert. Als Basis dient das Augmented Reality-Framework "VisionLib". Verschiedene Erweiterungen wurden im Rahmen dieser Arbeit für 360-Grad-Tracking in das System integriert und analysiert. Die unterschiedlichen Erweiterungen werden miteinander verglichen. Durch das Verbessern des Reinitialisierungsprozesses konnten die besten Ergebnisse erzielt werden. Dabei werden dem System aktuelle Bilder der Szene übergeben, mit dem das System schneller eine neue Relation zur realen Welt herstellen kann, wenn diese verloren geht.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ein umfassender Überblick über die Vielfalt der Sicherheitsmodelle gegeben, indem ausgewählte Sicherheitsmodelle beschrieben, klassifiziert und miteinander verglichen werden.
Sicherheitsmodelle beschreiben in einer abstrakten Weise die sicherheitsrelevanten
Komponenten und Zusammenhänge eines Systems. Mit den Sicherheitsmodellen können komplexe Sachverhalte veranschaulicht und analysiert werden.
Da Sicherheitsmodelle unterschiedliche Sicherheitsaspekte behandeln, beschäftigt
sich diese Arbeit mit der Ausarbeitung eines Klassifizierungsschemas, welches
die strukturelle und konzeptuelle Besonderheiten der Modelle in Bezug auf die zugrundeliegenden Sicherheitsaspekte beschreibt. Im Rahmen des Klassifizierungsschemas werden die drei grundlegenden Modellklassen gebildet: Zugriffskontrollmodelle, Informationsflussmodelle und Transaktionsmodelle.
Sicherheitsmodelle werden in einem direkten und indirekten Vergleich gegenüber gestellt. Im letzten Fall werden sie einer oder mehrerer Modellklassen des Klassifizierungsschemas zugeordnet. Diese Klassifizierung erlaubt, Aussagen über die betrachteten Sicherheitsaspekte und die strukturellen bzw. konzeptuellen Besonderheiten eines Sicherheitsmodells in Bezug auf die anderen Sicherheitsmodelle
zu machen.
Beim direkten Vergleich werden anhand der ausgewählten Kriterien die Eigenschaften
und Aspekte der Sicherheitsmodelle orthogonal zu den Modellklassen
betrachtet.
Die vorliegende Masterarbeit thematisiert die Evaluation einer sprachgesteuerten Lösung in der Produktion mit multimodaler Eingabe. Dabei wurden die Usability und die Benut-zerfreundlichkeit eines gewählten Sprachdialogsystems bewertet. Die Bewertung wurde mit Hilfe von Benutzertests und eines modifizierten SASSI-Fragebogens durchgeführt. Weiterhin wurden auch technische Kriterien, wie die Wortfehlerrate und die Out-of-grammar Rate zur Hilfe gezogen. Für den Versuch wurden zwei verschiedene Szenarien aus einer realen Produktionsum-gebung definiert. Dabei sollten die Teilnehmer verschiedene Aufgaben mit Hilfe des Testsystems erledigen. Die Interaktion mit dem Sprachdialogsystem fand anhand von ge-sprochenen Befehlen statt, welche durch eine Grammatik definiert wurden. Die Sprach-kommandos wurden durch die Zuhilfenahme eines WLAN-Headsets an das Sprachsys-tem übertragen. Während des Versuchs wurden Aussagen der Teilnehmer protokolliert und die technischen Kriterien notiert.
Das Ergebnis der Evaluation verdeutlicht, dass das Sprachdialogsystem eine hohe Quali-tät bezüglich Usability und Benutzerfreundlichkeit aufweist. Dabei sind die Wortfehler-rate und die Out-of-grammar Rate sehr niedrig ausgefallen und das System wurde von den Benutzern deutlich positiv bewertet. Nichtsdestotrotz wurden einige Kritikpunkte ge-nannt, die zu einer Verbesserung des Systems beitragen können.
Opinion Mining
(2010)
Das Opinion Mining stellt eine Methode dar, mit der Meinungen aus dem WWW gefiltert und intelligent aufbereitet werden können, um Stimmungsanalysen zu einzelnen Produkten und Dienstleistungen zu erstellen. Opionion Mining bietet den Unternehmen somit eine innovative Möglichkeit, ihre Marketingkommmunikation planbarer und wirkungsvoller zu gestalten und ein deutlich erhöhtes Maß an Involvement und Relevanz innerhalb bestimmter Zielgruppen zu erreichen. Zunächst werden die theoretischen Grundlagen des Web 2.0 und relevanter Methoden der Business Intelligence erläutert. Die empirische Untersuchung bildet den Schwerpunkt der Arbeit. Auf die Entwicklung eines Vorgehensmodells folgt die praktische Anwendung dieses Modells auf ein Produkt. Die Ergebnisse werden im Review-Scan im Hinblick auf Forschung und Praxis ausgewertet und diskutiert.
Zusätzlich zum Rendern wird die Rechenleistung moderner Grafikkarten immer häufiger auch für allgemeine Berechnungen (GPGPU) genutzt. Für die Umsetzung stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, die von der Verwendung der Renderingpipeline bis zu eigenständigen Schnittstellen reichen. In dieser Arbeit werden mit Render-To-Texture, Transform Feedback, Compute Shader und OpenCL vier verschiedene GPGPU-Methoden untersucht. Anhand von Partikelsystemen werden sie hinsichtlich der benötigten Berechnungszeit, der GPU-Auslastung, Lines of Code und Portierbarkeit miteinander verglichen. Dazu wurden sowohl das N-Körper Problem, Smoothed Particle Hydrodynamics und ein Partikelschwarm als Partikelsysteme umgesetzt. Es konnte gezeigt werden, dass insbesondere OpenCL und Compute Shader sehr gute Ergebnisse liefern.
Die Erkennung von Fußgängern in digitalen Bildern ist von großem Interesse in der Entwicklung autonomer Systeme und der Interaktion von Computern mit ihrer Umgebung. Die Herausforderungen an ein solches System sind hoch, da die optische Erscheinung von Fußgängern stark variiert und die Umgebung unstrukturiert ist. In dieser Masterarbeit wird ein Standardverfahren aus der Forschung implementiert und erweitert. Dabei ist eine neue Erkenntnis, dass das Merkmal der Color Self-Similarity durch Vorberechnungen um den Faktor 4 beschleunigt werden kann. Das komplette Erkennungsystem wird in dieser Masterarbeit beschrieben und evaluiert, und der Source-Code unter einer Open Source Lizenz veröffσentlicht.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Betrachtung der Rolle von Vertrauen zwischen den Kapitalnehmern und Kapitalgebern auf einer der größten Crowdfunding-Plattformen, Kickstarter. Kernthema ist die Beantwortung der Forschungsfragen, wie das Vertrauen zwischen den Kapitalgebern und Kapitalnehmern im Kontext von Crowdfunding entsteht, welche Faktoren das Maß von Vertrauen in dieser Beziehung beeinflussen und welche Signale für die Vertrauensbildung verantwortlich sind. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, das von Zerwas, Kilian und von Kortzfleisch 2015 vorgestellte konzeptuelle Modell der Einflussfaktoren von Vertrauen im Kontext von Crowdfunding aus Sicht der Kapitalgeber zu überprüfen und gegebenenfalls zu erweitern.
Auf Grundlage einer Literaturrecherche und qualitativer, leitfadenorientierter Interviews werden die gesammelten Daten diskutiert, bestehende Faktoren verifiziert und weiterführend neue Faktoren und Signale identifiziert, die die Bildung von Vertrauen auf Crowdfunding-Plattformen beeinflussen.
Als Ergebnis werden die Überarbeitung sowie Erweiterung des Ausgangsmodells um die neuen Faktoren geographische Nähe, Vermittlerqualität und Verständnis vom Konzept Crowdfunding vorgeschlagen. Anhand der Häufigkeit der Erwähnung und Relevanz der Faktoren und beeinflussenden Signale in den durchgeführten Interviews wird weiterführend eine Gewichtung der Einzelfaktoren vorgenommen. Abschließend werden Implikationen und Bedeutung für Wissenschaft und Forschung diskutiert.
Eine der grundlegenden Entscheidungen bei der Entwicklung eines Systems ist die Darstellung der Daten. Üblicherweise werden in der Computergrafik Objekte durch Dreiecke dargestellt. Allerdings existieren viele weitere Varianten, welche andere Stärken und Schwächen besitzen. In dieser Arbeit soll die Repräsentation von Objekten durch Distanzfelder untersucht werden. Distanzfelder sind Funktionen, welche für jeden Raumpunkt die Distanz zum nächsten Oberflächenpunkt angeben. Aus dieser einfachen Beschreibung lassen sich viele interessante Eigenschaften ableiten, welche zur Darstellung einer Vielzahl von Formen, Operationen und Effekten genutzt werden können. Es wird ein Überblick über die Hintergründe und Methoden des Distanzfeld-Renderings gegeben. Weiterhin werden verschiedene neue oder erweiterte Ansätze vorgestellt, etwa zur Darstellung impliziter Oberflächen, approximativer indirekter Beleuchtung oder einer GPU Implementation.
Im Bereich Augmented Reality ist es von großer Bedeutung, dass virtuelle
Objekte möglichst realistisch in ein Kamerabild eingebettet werden. Nur
so ist es möglich, dem Nutzer eine immersive Erfahrung zu bieten. Dazu
gehört unter anderem, Verdeckung dieser Objekte korrekt zu behandeln.
Während schon verschiedene Ansätze existieren, dieses Verdeckungsproblem
zu beheben, wird in dieser Arbeit eine Lösung mittels Natural Image
Matting vorgestellt. Mit Hilfe einer Tiefenkamera wird das Kamerabild in
Vorder- und Hintergrund aufgeteilt und anschließend das virtuelle Objekt
im Bild platziert. Für Bereiche, in denen die Zugehörigkeit zu Vorder- oder
Hintergrund nicht eindeutig ist, wird anhand bekannter Pixel ein Transparenz-
Wert geschätzt. Es werden Methoden präsentiert, welche einen
Ablauf des Image Matting in Echtzeit ermöglichen. Zudem werden
Verbesserungsmöglichkeiten dieser Methoden präsentiert und gezeigt, dass
durch diese eine höhere Bildqualität für schwierige Szenen erreicht wird.
Im Rahmen des "Design Thinking"-Prozesses kommen unterschiedliche Varianten kreativitätsfördernder Techniken zum Einsatz. Aufgrund der zunehmenden Globalisierung ergeben sich immer häufiger Kollaborationen, bei denen sich die jeweiligen Projektteilnehmer an verteilten Standorten befinden. Somit erweist sich die Digitalisierung des Design-Prozesses als durchaus erstrebenswert. Ziel der hier vorliegenden Untersuchung ist daher die Erstellung eines Bewertungsschemas, welches die Eignung digitaler Kreativitätstechniken in Bezug auf das "Entrepreneurial Design Thinking" misst. Des Weiteren soll geprüft werden, inwiefern sich der Einsatz von e-Learning-Systemen in Kombination mit der Verwendung digitaler Kreativitätstechniken eignet. Diese Prüfung soll am Beispiel der e-Learning Software "WebCT" konkretisiert werden. Hieraus ergibt sich die folgende Fragestellung: Welche digitalen Kreativitätstechniken eignen sich für die Anwendung im Bereich des "Entrepreneurial Design Thinkings" unter Einsatz der e-Learning Plattform "WebCT"? Zunächst wird eine Literaturanalyse bezüglich des "Entrepreneurial Design Thinkings", der klassische und digitale Kreativitätstechniken sowie des Arbeitens in Gruppen, was auch das Content Management, e-Learning-Systeme und die Plattform "WebCT" beinhaltet, durchgeführt. Im Anschluss daran wird eine qualitative Untersuchung durchgeführt. Auf Basis bereits bestehender Literatur, soll ein Bewertungsschema erstellt werden, welches misst, welche der behandelten digitalen Kreativitätstechniken für den Einsatz im "Entrepreneurial Design Thinking" am besten geeignet ist. Darauf aufbauend erfolgt die Verknüpfung des digitalisierten "Design Thinking"-Prozesses mit der e-Learning Plattform "WebCT". Abschließend wird diskutiert, in wie fern diese Zusammenführung als sinnvoll erachtet werden kann.
Einfluss eines Ausrichtungswerkzeugs auf die Bedienbarkeit in unbeaufsichtigten Eyetrackingsystemen
(2015)
Eye-Tracking zeichnet die Blickbewegungen einer Person auf und ermöglicht die Vorhersage des fixierten Blickpunktes. Neben den Usability-Studien zur Bewertung der Bedienbarkeit von Anzeigen oder Internetauftritten, wird Eye Tracking auch zur Interaktion mit Computern für körperlich eingeschränkte Menschen verwendet. Die steigende Präzision und die Senkung der Materialkosten hat dazu geführt, dass Eye-Tracking als zusätzliche Eingabedimension in unterschiedlichen Anwendungen verwendet wird. Bislang wurde der Einsatz dieser Technologie durch geschultes Personal in Laboren begleitet, um die Rahmenparameter wie Position, Kalibrierung und Lichtverhältnisse optimal einzustellen.
Diese Arbeit untersucht ein Ausrichtungswerkzeug, welches dem Nutzer bei der Einnahme und Einhaltung der optimalen Sitzposition hilft, ohne die Hilfestellung eines Testleiters. Zudem wird analysiert, wie stark die Präzision durch Kopfbewegungen während der Anwendung beeinflusst wird. Die Experimente beziehen sich auf die Steuerung eines Videospiels namens 'Schau Genau' mit Verwendung eines Remote-Eye-Trackers. Es galt herauszufinden, ob die Bedienung einer Eye-Tracking-Anwendung ohne die 'Hürden', Ausrichtung und Kalibrierung möglich ist. Die Resultate zeigen, dass die Einnahme der Sitzposition korrekt durchgeführt werden kann, die Einhaltung der Sitzposition, während des Experiments jedoch verbesserungsfähig ist. Minimale Kopfbewegungen nach der Kalibrierung verursachen Einbußen in der Präzision der Fixationspunktbestimmung. Diese sind jedoch für das getestete Spiel zu gering, um das Spiel zu beeinflussen. Das Verzichten auf die eigene Kalibrierung und die Verwendung einer fremden Kalibrierung zeigt deutlich größere Abweichungen. Zusätzliche Kopfbewegungen vergrößern die Abweichungen und erschweren die Steuerung immens.
Die Personendetektion spielt eine wichtige Rolle in der Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Immer mehr Roboter werden in menschlichen Umgebungen eingesetzt und sollen auf das Verhalten von Personen reagieren. Um das zu ermöglichen, muss ein Roboter zunächst in der Lage sein, die Person als solche zu erkennen. Diese Arbeit stellt ein System zur Detektion von Personen und ihrer Hände mittels einer RGBD-Kamera vor. Um eine Person zu erkennen werden zu Beginn modellbasierte Hypothesen über mögliche Personenpositionen aufgestellt. Anhand des Kopfes und Oberkörpers werden neu entwickelte Merkmale extrahiert, welche auf dem Relief und der Breite von Kopf und Schultern einer Person basieren. Durch die Klassifikation der Merkmale mit Hilfe einer Support Vector Machine (SVM) werden die Hypothesen überprüft und somit gültige Personenpositionen ermittelt. Dabei werden sowohl stehende, wie auch sitzende Personen anhand ihres sichtbaren Oberkörpers in verschiedenen Posen detektiert. Darüber hinaus wird ermittelt, ob die Person dem Sensor zugewandt oder abgewandt ist. Bei einer zugewandten Person werden zusätzlich, mit Hilfe der Farbinformation und der Entfernung zwischen Hand und Körper, die Positionen der Hände der Person bestimmt. Diese Information kann dann im nächsten Schritt zur Gestenerkennung genutzt werden.
Simulationen in der Computergraphik haben das Ziel, die Realität so genau wie möglich in einer Szene einzufangen. Dafür werden intern und extern wirkende Kräfte berechnet, aus denen Beschleunigungen berechnet werden. Mit diesen werden letztendlich die Positionen von Geometrien oder Partikeln verändert.
Position Based Dynaimcs arbeitet direkt auf den Positionen. Durch Constraints wird eine Menge von Regeln aufgestellt, die zu jedem Zeitpunkt in der Simulation gelten sollen. Ist dies nicht der Fall, so werden die Positionen so verändert, dass sie den Constraints entsprechen. In dieser Arbeit wird ein PBD-Framework implementiert, in dem Solide und Fluide simuliert werden. Die Constraints werden durch ein Gauss-Seidel-Lösungsverfahren und ein Gauss-Jakobi-Lösungsverfahren gelöst. Die Berechnungen finden dabei komplett auf der GPU statt. Die Ergebnisse sind physikalisch plausible Simulationen, die in Echtzeit laufen.
Es wird ein Augmented-Reality Ansatz zur Erforschung modularer OSGi-Softwaresysteme präsentiert. Der Prototyp wird unter der Verwendung der Microsoft HoloLens implementiert. Module, wie Komponenten und Packages, werden in einer virtuellen Stadt dargestellt. Dieser Ansatz ermöglicht es dem Anwender, die Software-Architektur mittels intuitiver Navigation zu erkunden: Spracheingabe, Blickpunkt- und Gestenkontrolle. Eine multifunktionale Benutzeroberfläche wird vorgestellt, die für verschiedene Zielgruppen adaptiert werden kann. Viele veröffentlichte Visualisierungen weisen keine klare Zielgruppendefinition auf. Das Konzept kann leicht auf andere Darstellungsformen, wie beispielsweise der Inselmetapher übertragen werden. Erste Ergebnisse einer Evaluierung, die mittels kleiner strukturierter Interviews gewonnen werden konnten, werden präsentiert. Die Probanden mussten vier Programm-verständnis Aufgaben lösen und ihren Aufwand, sowie ihre Arbeitsbelastung einschätzen. Die Ergebnisse bilden eine gute Grundlage für weitere Forschung im Bereich der Software- Visualisierung in Augmented Reality.
Stylized image triangulation
(2019)
Die stilisierte Triangulierung ist ein beliebtes Stilmittel bei der Abstraktion von Bildern. Ergebnisse sind auf Covern von Magazinen zu finden oder als Kunstwerk zu kaufen. Eingesetzt wird diese Stilisierung auch bei mobilen Anwendungen oder gar bei Programmen, die sich ausschließlich mit der automatisierten Triangulation befassen.
Diese Arbeit basiert auf einer Veröffentlichung, die die adaptive dynamische Triangulierung als Optimierungsproblem versteht und damit, hinsichtlich der visuellen und technischen Qualität, neue Ergebnisse erzielt. Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Verfahren möglichst vielen Nutzern zugänglich zu machen. Dazu wird eine mobile Anwendung - Mesh - entworfen und umgesetzt. Ein Host-Client System wird entwickelt, um die ressourcenbedürftige Berechnung nicht auf dem mobilen Endgerät ausführen zu müssen. Im Zuge dessen wird das Verfahren für die CPU portiert und zusätzlich ein Webserver entwickelt, der die Kommunikation zwischen dem Triangulierungsverfahren und der mobilen Anwendung herstellt. Die App «Mesh» bietet die Möglichkeit, ein beliebiges Bild zu dem Server zu senden, das nach der Bearbeitung heruntergeladen werden kann.
Ein Forschungsaspekt der Arbeit thematisiert die Optimierung des Verfahrens. Dafür wird der Gradientenabstieg, der die Energieminimierung durchführt, anhand verschiedener Ansätze untersucht. Die Einschränkung der Schrittmöglichkeiten, diagonale Schrittrichtungen und eine dynamische Neupositionierung werden getestet. Es zeigt sich, dass sich bei diagonaler Schrittrichtung, anstatt horizontaler und vertikaler, keine Verbesserung verzeichnen lässt. Die Einschränkung der Schrittrichtung, dass ein Punkt seine vorherige Position nicht erneut einnehmen kann, verursacht einen Verlust an optischer Qualität. Jedoch wird der globale angestrebte Approximationsfehler in kürzerer Zeit erreicht. Die vektorbasierte Variante der flexiblen Schrittrichtung resultiert mit längerer Berechnungszeit in qualitativ hochwertigeren Ergebnissen, sodass ästhetischere Resultate erzielt werden.
Ein weiterer Bestandteil dieser Arbeit setzt sich mit der Imitation eines Kunststils auseinander. Die Werke von Josh Bryan dienen als Inspiration. Mittels eines GLSL-Shaders soll durch die Verwendung von Pseudozufälligkeit ein natürlicheres Aussehen einer schraffierten Triangulierung erreicht werden. Ergebnisse zeigen, dass der Ansatz Möglichkeiten der Verbesserung aufweist, dass jedoch eine präzisere Triangulierung für eine hochwertige Imitation notwendig ist. Als letzter Bestandteil wird ein Renderstil präsentiert, der ausgehend von einem beliebigen Ausgangspunkt, die Dreiecke der Triangulation versetzt, sodass Lücken entstehen. Durch die freie Wahl des Zentrums des Effekts, ist ein Einsatz bei Animationen denkbar.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird das Prinzip des hybriden Ray Tracing, einer Kombination einer Rasterisierungs-Pipeline mit Ray Tracing-Verfahren für einzelne Effekte, vorgestellt und eine Anwendung implementiert, welche innerhalb einer hybriden Ray Tracing-Pipeline Schatten, Umgebungsverdeckung
und Reflexionen berechnet und diese Effekte mit der direkten Beleuchtung kombiniert.
Das hybride Ray Tracing basiert auf der Idee, die Performance und Flexibilität von Rasterisierungs-Pipelines mit Ray Tracing zu kombinieren, um die Limitation der Rasterisierung, nicht auf die gesamte Umgebungsgeometrie an jedem Punkt zugreifen zu können, aufzuheben.
Im Rahmen der Implementation wird in die verwendete RTX-API sowie die Grafikschnittstelle Vulkan eingeführt und diese anhand der Implementation erklärt. Auf Grundlage der Ergebnisse und der Erkenntnisse bei der Nutzung der API wird diese, ihre Einsatzzwecke und Ausgereiftheit belangend, eingeschätzt.
Wärmeübertrager werden zur Aufkonzentrierung verschiedener flüssiger Produkte, zur Entsalzung von Meerwasser, aber auch als Kühlelemente in technischen Anlagen eingesetzt. Dabei kommen die Verdampfelemente nicht nur mit Prozesswasser, sondern, gerade bei der Meerwasserentsalzung, auch mit Mikroorganismen in Kontakt.
Klassische Wärmeübertrager bestehen aus Stahl. Nach einer Betriebszeit von mehr als 2 Jahren ist das Material starkem Biofouling ausgesetzt. Durch die Besiedlung mit Mikroorganismen und die Bildung der gelartigen Biofilmmatrix verlieren Wärmeübertrager ihre Effizienz und erzeugen zusätzliche Kosten. Die Reinigung eines Wärmeübertragers ist üblicherweise aufwendig. Dafür wird der Wärmeübertrager, nach Außerbetriebnahme, komplett demontiert.
Mogha et al. 2014 stellen in ihrer Studie die These auf, dass die Initialbesiedlung von Materialien durch veränderte Oberflächenparameter verlängert wird. Dies verzögert die Entstehung von Biofouling und minimiert den Einsatz von Desinfektionsmitteln und green chemicals stark.
Kunststofffolien als alternativer Werkstoff für den Einsatz im wärmeübertragenden Element haben durch ihre niedrigen Produktionskosten, leichte Verfügbarkeit und höhere Korrosionsbeständigkeit als Stahl das Potential, die Kosten für Stilllegung, Reinigung und Effizienzverlust zu reduzieren. Dabei sollen die dünnen Folien komplett ausgetauscht werden, wenn der Wirkungsgrad abnimmt. Schwankenden Stahlpreisen und langen Stillstandszeiten könnte ausgewichen werden. Zur zielgerichteten Untersuchung der mikrobiologischen und verfahrenstechnischen Herausforderungen des Projekts besteht eine Kooperation zwischen dem Lehrstuhl für Thermische Verfahrenstechnik (TU Kaiserslautern) und der AG Mikrobiologie (Universität Koblenz-Landau).
Ziel dieser Arbeit ist die Konstruktion und Herstellung eines Reaktors zur Exposition der Kunststofffolien nach realem Vorbild, die Erstellung eines Untersuchungsdesigns und die experimentelle Untersuchung verschiedener Kunststofffolien auf Biofouling im Vergleich zu austenitischen Stahlfolien.
Die Hauptaufgabe dieser Arbeit war der Entwurf und die Konstruktion eines Reaktors, dessen Prozessparameter vergleichbar mit realen Wärmeübertragungsanlagen und kostengünstiger als kommerzielle Systeme (~1000$) sind. Für eine positive Zielerreichung wurden folgende Kriterien umgesetzt: Vergleichbare Prozessparameter zu realen Anlagen bereitstellen, kostengünstige, schnelle Konstruktion und serienreife Produktion ermöglichen, schnelle Online-in-situ Mikroskopie sowie Online-3D-Konfokale-Ramanspektroskopie ermöglichen, reproduzierbare Ergebnisse von Zellzahl- und Biomassebestimmung erzeugen und eine möglichst große Anzahl an Untersuchungs-parallelen bereitstellen.
Da die Bestimmung von Biomasse und Zellzahl ein Standardwerkzeug zur Bestimmung von Biofouling darstellt, bilden epifluorenszenzmikroskopische und gravimetrische Verfahren die Grundlage dieser Arbeit. Die Unterschiede in Zellzahl und Biomasse zwischen Oberflächenmodifikation und Werkstoff werden quantitativ dargestellt und ausgewertet.
Um die reale biologische Relevanz der Daten herauszustellen, wurde als Modellorganismus das Bakterium Escherichia coli K12 sowie als natürliches Inokulum Flusswasser aus dem Rhein untersucht. Die damit erzeugten Daten zum Biofouling durch Umweltmedien unbekannter mikrobieller Zusammensetzung und einem Laboransatz mit definierter biologischer Zusammensetzung sind für die Beschreibung der technischen Relevanz wesentlich.
Die materialwissenschaftlichen Parameter Oberflächenenergie (DIN 55660) und Oberflächenrauigkeit (DIN EN ISO 4287) sind der erste Kontaktpunkt zwischen Materialoberfläche und Mikroorganismus. Deren Bestimmung und Korrelation mit der Biomasse und der bakteriellen Zellzahl dient als basale Verknüpfung zwischen dem Biofoulingverhalten als biologisch induziertem Prozess und den Materialeigenschaften. Darauf basierend können zukünftig definierte Materialeigenschaften zur Zielerreichung festgelegt werden.
Der in dieser Arbeit exemplarisch gezeigte Einsatz der Raman-Spektroskopie als neuartiger "cutting-edge" Methode gibt einen Ausblick auf zukünftige Untersuchungsmöglichkeiten zur routinemäßigen Erfassung des Biofouling-Verhaltens neuer, funktional optimierter Materialien.
Data Mining im Fußball
(2014)
Data Mining ist die Anwendung verschiedener Verfahren, um nützliches Wissen automatisch aus einer großen Menge von Daten zu extrahieren. Im Fußball werden seit der Saison 2011/2012 umfangreiche Daten der Spiele der 1. und 2. Bundesliga aufgenommen und gespeichert. Hierbei werden bis zu 2000 Ereignisse pro Spiel aufgenommen.
Es stellt sich die Frage, ob Fußballvereine mithilfe von Data Mining nützliches Wissen aus diesen umfangreichen Daten extrahieren können.
In der vorliegenden Arbeit wird Data Mining auf die Daten der 1. Fußballbundesliga angewendet, um den Wert bzw. die Wichtigkeit einzelner Fußballspieler für ihren Verein zu quantifizieren. Hierzu wird der derzeitige Stand der Forschung sowie die zur Verfügung stehenden Daten beschrieben. Im Weiteren werden die Klassifikation, die Regressionsanalyse sowie das Clustering auf die vorhandenen Daten angewendet. Hierbei wird auf Qualitätsmerkmale von Spielern, wie die Nominierung eines Spielers für die Nationalmannschaft oder die Note, welche Spieler für ihre Leistungen in Spielen erhalten eingegangen. Außerdem werden die Spielweisen der zur Verfügung stehenden Spieler betrachtet und die Möglichkeit der Vorhersage einer Saison mithilfe von Data Mining überprüft. Der Wert einzelner Spieler wird mithilfe der Regressionsanalyse sowie einer Kombination aus Cluster- und Regressionsanalyse ermittelt.
Obwohl nicht in allen Anwendungen ausreichende Ergebnisse erzielt werden können zeigt sich, dass Data Mining sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten im Fußball bietet. Der Wert einzelner Spieler kann mithilfe der zwei Ansätze gemessen werden und bietet eine einfache Visualisierung der Wichtigkeit eines Spielers für seinen Verein.