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Sensor Placement for Contamination Detection in Water Distribution Systems
Get PDFSensor placement for contaminant detection in water distribution systems (WDS) has become a topic of great interest aiming to secure a population's water supply. Several approaches can be found in the literature with differences ranging from the objective selected to optimize to the methods implemented to solve the optimization problem. In this work we aim to give an overview of the current work in sensor placement with focus on contaminant detection for WDS. We present some of the objectives for which the sensor placement problem is defined along with common optimization algorithms and Toolkits available to help with algorithm testing and comparison
Projektcoaching und Leadership-Coaching als integrative Elemente in der Ingenieurausbildung
Get PDFDer Beitrag zeigt, wie systemisches Coaching als lösungsorientiertes Beratungsverfahren in Arbeitsweltkontexten hilfreich sein kann, um Personen und Organisationen im Umgang mit Komplexität zu begleiten. In ingenieurwissenschaftlichen Kontexten eingesetzt, unterstützt Coaching (angehende) Ingenieur*innen dabei, ein ganzheitlich-systemisches Verständnis des digitalen Wandels zu entwickeln und zentrale Kompetenzen wie Reflexionsfähigkeit zu erwerben. Im ersten Teil werden Anforderungen an eine zukunftsfähige Ingenieur*innenausbildung und deren Umsetzung an der Fakultät für Anlagen, Energie- und Maschinensysteme der TH Köln sowie Arbeitsweisen und Grundannahmen systemischen Coachings vorgestellt. Die Wirksamkeit des Einsatzes von Coaching in der Lehre wird an der Fakultät begleitend erforscht. Dazu werden im zweiten Teil zunächst Herausforderungen beim Einsatz von Coaching im Hochschulkontext und mögliche Dilemmata für Coaches benannt. Im Anschluss werden die Ergebnisse zweier Studien vorgestellt, die den Einsatz von Projektcoaching und Leadership-Coaching in projektbasierten Modulen mit großen Teilnehmer*innenzahlen an der Fakultät untersuchen. Die Forschungsergebnisse stützen zum einen die Annahme, dass das hier konzipierte Coaching die Studierenden dabei begleitet, Metakompetenzen wie Reflexionsfähigkeit und Self-Awareness zu entwickeln. Zum anderen unterstreichen die Ergebnisse das Vorgehen der Fakultät, Kompetenzen nicht nur einmalig im Studium, sondern aufeinander aufbauend durchgängig zu trainieren. Der Beitrag schließt mit einem Ausblick für Praxis und Forschung. Die Konzepte sind anschlussfähig sowohl für den Einsatz in anderen Disziplinen als auch an Beratungskonzepte für Lehrende. Fazit ist, dass eine didaktische und curriculare Verankerung von Coaching Studierende dabei unterstützen kann, eine systemische Haltung zu entwickeln und sie damit auf den digitalen Wandel sowie zukünftige Führungsaufgaben vorbereitet
Die Wahrnehmung von Risiken im Rahmen der Corona-Krise
Get PDFDie Risikowahrnehmung von Bürgern und Verbrauchern weicht aufgrund von psychologischen Verzerrungseffekten deutlich von den realen Risiken ab. Zudem sind die meisten Menschen durch das Denken in Wahrscheinlichkeiten und hohe Zahlen überfordert. In einer (weitgehend) repräsentativen Bevölkerungsumfrage wurden vom 31.3. bis zum 2.4.2020 insgesamt 2.028 Personen zur Wahrnehmung von Risiken rund um die Corona-Pandemie sowie zur Fähigkeit der Einschätzung exponentieller Entwicklungen befragt.
Die wichtigsten Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:
Exponentielle Entwicklungen – wie im Falle einer Pandemie gegeben - entziehen sich weitgehend dem menschlichen Vorstellungsvermögen. Das Gleiche gilt für die gigantischen Geldbeträge, die als Hilfsmaßnahmen für die Wirtschaft beschlossen wurden. Diese werden – vereinfacht ausgedrückt - nur noch als „unglaublich viel Geld“ wahrgenommen.
Die Sorgen vor Corona sind – wenig überraschend – in den Köpfen der Bürger überaus präsent. Nur ein kleiner Anteil der Bevölkerung sorgt sich nach eigenen Aussagen gar nicht oder kaum über eine mögliche Ansteckung. Jeder zweite fürchtet eine wirtschaftlichen Notlage, und vierzig Prozent bangen sogar um ihr Leben.
Zum Vergleich haben wir einige weitere Sorgen mit erfasst, die wir bereits in einer Studie im August 2016 erhoben hatten. Damals war Krebs – gemeinsam mit Verkehrsunfällen – die weitaus präsenteste von insgesamt 30 abgefragten Sorgen. Die Angst vor einem Terroranschlag lag bei den Befragten ebenfalls weit vorne. Aber kein Thema hatte die Bürger damals so „im Griff“ wie zum jetzigen Erhebungszeitpunkt die Corona-Krise.
Andere Gefahren scheinen durch Corona nur in moderatem Umfang verdrängt zu werden: Krebs oder Herzinfarkt besorgen tendenziell etwas weniger Menschen, als das in „normalen“ Zeiten der Fall ist. Die vor vier Jahren noch höchst präsente Bedrohung durch Terrorismus ist hingegen zu großen Teilen aus dem Alltagserleben verschwunden.
Wird anstelle des „Bauches“ der „Kopf“ angesprochen, so ändert sich die Reihenfolge der Risiken nicht wesentlich. Ebenso wie Herzinfarkt und Krebs werden auch die Ansteckung und eine wirtschaftliche Notlage von weiten Teilen der Bevölkerung als eine realistische Bedrohung angesehen.
Ausnahme hiervon ist der mögliche Tod durch den Corona-Virus, der sich in den alltäglichen Ängsten (siehe oben Punkt 2) deutlich mehr niederschlägt, als wenn etwas nüchterner über konkrete Wahrscheinlichkeiten nachgedacht wird. Erst in der Altersgruppe ab 55 Jahren steigen auch hier die Werte deutlich an. Sie bleiben aber auch dann realistischerweise unter den Werten für einen Herzinfarkt oder eine Krebserkrankung.
Im Großen und Ganzen hielten sich die Menschen an die auferlegten Verbote: Die Mehrheit folgt diesen zumindest aus eigener Sicht „voll und ganz“. Gut jeder Dritte nimmt es aber nicht so ganz genau, und insgesamt ca. 5% bekennen sich dazu, die Regeln eher oder gar nicht zu befolgen.
Die Frage, wer am ehesten gegen die Regeln verstößt, lässt sich anhand soziodemographischer Daten kaum eindeutig beantworten. Zwar steigt der Anteil derer, die die Regeln „voll und ganz befolgen“, ab ca. 45 Jahren leicht an, insgesamt zeigen sich aber alle Altersgruppen weitgehend „regelkonform“. Noch geringer sind die Unterschiede nach Einkommen, Bildung oder Bundesland. Am ehesten findet sich noch eine Abweichung nach Geschlecht, indem Männer die Regeln etwas „lockerer“ auslegen.
Der Bedarf an Tests ist hoch, eine Mehrheit würde gerne einen Corona-Test vornehmen.In a nation-wide survey, this study questioned a total of 2,028 people between 31.3. and 2.4.2020 about their perception of risks associated with the corona pandemic and their ability to assess exponential trends. The survey reveals, that people’s risk perception differs significantly from the real risks due psychological distortion effects. In addition, most people are overstrained with the imagination of probabilities and large figures.
The most important results are as follows:
Exponential trends – as in the case of a pandemic – are primarily beyond human imagination. The same applies to the large amounts of money that have been decided as aid measures for German economy. To put it simply: The respective amounts of money are only perceived as “an incredible amount of money” by German citizens.
The coronavirus is strongly present in the minds of the population. Only a small percentage of people reported that they are not or hardly worried about a possible infection. Every second person fears an economic emergency, and forty percent even fear for their lives.
For the purposes of comparability, we included some other concerns which we had already identified in a German-wide study conducted in August 2016 (se Müller-Peters, Gatzert 2020). In 2016 we found that cancer together with road accidents were by far the most present concerns among German citizens. The fear of a terrorist attack was also prevalent in people’s minds. However, compared to the current survey, no topic dominated the German people as much as the corona crisis today.
Concerns about getting cancer or having a heart attack have decreased only slightly compared to “normal” times in 2016. That indicates that corona is not replacing other fears of the respondents. However, the study also revealed that the threat of terrorism, which was highly present in 2016, has mostly disappeared from today’s everyday life.
If the "head" is addressed instead of the "belly", the perceived order of relevance of risks does not change significantly. Just like heart attacks and cancer, infection and economic hardship are seen as a realistic threat amongst large parts of the population.
The exception to this is the perceived possible death caused by the coronavirus. This concern was much less prevalent in the everyday fears when concrete probabilities of dying were considered. For people aged 55 years and older, the perceived probability of death caused by corona increased significantly. However, it remains below the perceived probability of death caused by a heart attack or cancer respectively.
The majority of people indicated to follow the severe restrictions to everyday life. Nevertheless, every third person stated to be rather likely to follow the restrictions and some 5% admitted to only somewhat following the imposed rules or not at all.
The question of who is most likely to break the rules cannot be answered beyond doubt based on socio-demographic data. Although the proportion of those who follow the rules completely rise slightly among participants aged above 45, all age groups are mostly compliant with the regulations in place. The differences by income, education, or federal state are even smaller. The differences are most likely to be found according to gender. Men had a slightly more “relaxed” interpretation of the rules.
The need for corona tests is high. A majority would like to get tested
Todsicher: Die Wahrnehmung und Fehlwahrnehmung von Alltagsrisiken in der Öffentlichkeit
Get PDFDie Risikowahrnehmung von Bürgern und Verbrauchern weicht aufgrund von psychologischen Verzerrungseffekten in vielen Fällen deutlich von den realen Risiken ab, was zu „irrationalen“ Entscheidungen und ungeeignetem Vorsorgen und Versichern führen kann. Ziel der Studie ist es, solche Abweichungen in der Wahrnehmung von alltäglichen Risiken in der deutschen Bevölkerung aufzuzeigen. Im Wege einer empirischen Untersuchung wurde daher repräsentativ erhoben, wie unterschiedliche Risiken aus den drei Lebensbereichen „Auto und Mobilität“, „Eigentum, Beruf und Familie“ sowie „Gesundheit und Leben“ in der Bevölkerung eingeschätzt werden. Der subjektiven Risikowahrnehmung werden dann die entsprechenden statistischen Eintrittswahrscheinlichkeiten gegenüber gestellt.
Im Ergebnis zeigt sich, dass die Wahrscheinlichkeit seltener Ereignissemeist überschätzt wird. Das gilt wiederum insbesondere für „medienwirksame“ Ereignisse wie tödliche Verkehrsunfälle oder die Gefahr durch Terroranschläge. Häufigere Ereignisse werden dagegen eher unterschätzt. Neben Sachschäden oder Eigentumsdelikten gilt dies insbesondere für Brand-und Leitungswasserschäden. Besonders auffällig ist zudem die Unterschätzung der Häufigkeit von Rechtsfällen. Bezogen auf die eigene Person im Vergleich zur Betroffenheit in der Bevölkerung, werden Terrorgefahren, tödliche Verkehrsunfälle und Computerkriminalität als besonders hoch eingeschätzt. Kontakt mit dem Gesetz –sei es ein Verlust der Fahrerlaubnis, einer Straftat verdächtigt zu werden oder in einen zivilen Rechtsstreit verwickelt zu werden, betrifft hingegen eher die Bevölkerung allgemein und damit „die Anderen“. Auch Erfahrungen im persönlichen Umfeld spielen eine wichtige Rolle, indem die eigene Gefährdung als deutlich höher eingeschätzt wird. Das gilt in besonderem Maße für Ereignisse, die ansonsten als sehr unwahrscheinlich angesehen werden (z.B. tödlicher Flugzeugunfall, tödliches Gewaltverbrechen, Straftatverdacht), aber auch für Berufsunfähigkeits-sowie Krankheitsrisiken.The risk perception of citizens and consumers in many cases strongly deviates from the true risks, which can be ascribed to psychological biases that can lead to “irrational” decisions and improper old-age provision and insurance. The aim of this study is to examine such deviations in perception of daily risks in the German public. An assessment of public risk perception regarding “auto and mobility”, “property, job, and family” as well as “health and life” was conducted by way of a representative empirical survey. The subjective risk perception was then contrasted with the respective statistical probability of occurrence.
The results show that the probability of less frequent events is often overestimated. This is particularly true for events that are “geared towards the media” such as deadly traffic accidents or the risk of terror attacks. In contrast, more frequent events are rather underestimated. Besides property damage or property crime, this is especially the case for fire and tap water damage. Noticeable is also the underestimation of law cases. Risks that are referred to the individual level as opposed to the public in general are rated particularly high in case of terrorism, deadly traffic accidents and cybercrime. On the contrary, contact with the law, such as the loss of a driver’s license, being suspected of a criminal offense or being involved in a civil lawsuit, rather affects the public in general and therefore “the others”. Experiences in the private environment also play an important role, in that one’s own individual risk is judged much higher. This is notably the case for events that are otherwise seen as highly unlikely (e.g. a fatal plane accident, lethal violent felony, suspicion of criminal offense), but also for disability and health risks
Benchmarking in Optimization: Best Practice and Open Issues
Get PDFThis survey compiles ideas and recommendations from more than a dozen researchers with different backgrounds and from different institutes around the world. Promoting best practice in benchmarking is its main goal. The article discusses eight essential topics in benchmarking: clearly stated goals, well- specified problems, suitable algorithms, adequate performance measures, thoughtful analysis, effective and efficient designs, comprehensible presentations, and guaranteed reproducibility. The final goal is to provide well-accepted guidelines (rules) that might be useful for authors and reviewers. As benchmarking in optimization is an active and evolving field of research this manuscript is meant to co-evolve over time by means of periodic updates
Parallelized Bayesian Optimization for Expensive Robot Controller Evolution
Get PDFAn important class of black-box optimization problems relies on using simulations to assess the quality of a given candidate solution. Solving such problems can be computationally expensive because each simulation is very time-consuming. We present an approach to mitigate this problem by distinguishing two factors of computational cost: the number of trials and the time needed to execute the trials. Our approach tries to keep down the number of trials by using Bayesian optimization (BO) –known to be sample efficient– and reducing wall-clock times by parallel execution of trials. We compare the performance of four parallelization methods and two model-free alternatives. Each method is evaluated on all 24 objective functions of the Black-Box-Optimization- Benchmarking (BBOB) test suite in their five, ten, and 20-dimensional versions. Additionally, their performance is investigated on six test cases in robot learning. The results show that parallelized BO outperforms the state-of-the-art CMA-ES on the BBOB test functions, especially for higher dimensions. On the robot learning tasks, the differences are less clear, but the data do support parallelized BO as the ‘best guess’, winning on some cases and never losing
Revolutionieren Big Data und KI die Versicherungswirtschaft? 24. Kölner Versicherungssymposium am 14. November 2019
Get PDFDie Frage, ob Big Data und Künstliche Intelligenz (KI) die Versicherungswirtschaft revolutionieren, beschäftigt schon seit einiger Zeit unsere Gesellschaft sowie im Besonderen die Versicherungsbranche. Die Fortschritte in jüngster Vergangenheit in der KI und bei der Auswertung großer Datenmengen sowie die große mediale Aufmerksamkeit sind immens. Somit waren Big Data und Künstliche Intelligenz auch die diesjährigen vielversprechenden Themen des 24. Kölner Versicherungs-
symposiums der TH Köln am 14. November 2019: Das ivwKöln hatte zum fachlichen Austausch eingeladen, ein attraktives Vortragsprogramm zusammengestellt und Networking-Gelegenheiten für die Gäste aus Forschung und Praxis vorbereitet. Der vorliegende Proceedings-Band umfasst die Vortragsinhalte der verschiedenen Referenten
EventDetectR – An Open-Source Event Detection System
Get PDFEventDetectR: An efficient Event Detection System (EDS) capable of detecting unexpected water quality conditions. This approach uses multiple algorithms to model the relationship between various multivariate water quality signals. Then the residuals of the models were utilized in constructing the event detection algorithm, which provides a continuous measure of the probability of an event at every time step. The proposed framework was tested for water contamination events with industrial data from automated water quality sensors. The results showed that the framework is reliable with better performance and is highly suitable for event detection
Entrepreneurship-Kultur an Hochschulen – Empirische Untersuchung am Beispiel der TH Köln
Get PDFHochschulen initiieren und fördern immer stärker das unternehmerische Denken und Handeln ihrer Studierenden und tragen maßgeblich zu ihrer Qualifizierung als Gründerinnen und Gründer bei. Entrepreneurship Education sowie die Bereitstellung von Einrichtungen und Angeboten für junge Gründerinnen und Gründer spielen eine zentrale Rolle und sollen Innovationen als wissensbasierten Output fördern. Die vorliegende Untersuchung geht der Fragestellung nach, wie Hochschulen am Beispiel der Technischen Hochschule Köln – kurz TH Köln – ihre Studierenden unternehmerische Kompetenzen vermitteln und sie in Bezug auf Gründungsaktivitäten sensibilisieren, mobilisieren und unterstützen können, um so eine Entrepreneruship-Kultur im Zeitablauf zu entwickeln und zu etablieren. Sie bezieht zwei empirische Studien mit ein: eine aktuelle Befragung der Studierenden aus dem Jahre 2019 sowie eine Befragung aus dem Jahre 2016. So lassen sich aktuelle sowie im Zeitablauf vergleichende Aussagen ableiten
Expected Improvement versus Predicted Value in Surrogate-Based Optimization
Get PDFSurrogate-based optimization relies on so-called infill criteria (acquisition functions) to decide which point to evaluate next. When Kriging is used as the surrogate model of choice (also called Bayesian optimization), one of the most frequently chosen criteria is expected improvement. We argue that the popularity of expected improvement largely relies on its theoretical properties rather than empirically validated performance. Few results from the literature show evidence, that under certain conditions, expected improvement may perform worse than something as simple as the predicted value of the surrogate model. We benchmark both infill criteria in an extensive empirical study on the ‘BBOB’ function set. This investigation includes a detailed study of the impact of problem dimensionality on algorithm performance. The results support the hypothesis that exploration loses importance with increasing problem dimensionality. A statistical analysis reveals that the purely exploitative search with the predicted value criterion performs better on most problems of five or higher dimensions. Possible reasons for these results are discussed. In addition, we give an in-depth guide for choosing the infill criteria based on prior knowledge about the problem at hand, its dimensionality, and the available budget