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Von neuen Metaboliten und Exportern im Dornröschenschlaf
No full textCoenzym A (CoA) ist ein essenzieller Metabolit, der in zentralen Stoffwechselwegen wie dem Kohlenstoff- und Fettsäuremetabolismus eine wichtige Rolle spielt. Es dient als universeller Träger aktivierter Acylgruppen und ist unverzichtbar für zahlreiche biochemische Reaktionen in lebenden Zellen. Aufgrund seiner zentralen Funktion ist CoA ein interessantes Ziel für biotechnologische Anwendungen, insbesondere für die nachhaltige Produktion von Feinchemikalien, Biokraftstoffen und pharmazeutischen Wirkstoffen. In meiner Arbeit habe ich mich genauer mit der Coenzym-A-Biosynthese von Bacillussubtilis beschäftigt. Typischerweise wird Coenzym A aus Pantothenat (Vitamin B5) synthetisiert, und wir konnten dessen Biosynthese-Weg aufklären und neue Enzyme identifizieren, die daran beteiligt sind.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
Integration, strategy, subjectivation
No full textThis book examines the concept of quality from a social perspective. Using the example of public spaces, it demonstrates the analytical and practical benefits that can be gained from an experience-based approach to defining quality.
Sociology and related social sciences have rarely explored the quality of spaces, despite qualities being social products. This has led to a clear research gap in understanding spatial quality within social theory. Addressing this gap, this book examines public space quality through a cultural-spatial lens, accounting for the complexity of polycontexturalization, which implies the increasing entanglement of social actions in multiple contexts and spatialities, as well as the materiality of spatial arrangements. Moreover, it introduces the sociologically useful distinction between Erfahrung (reflective experience) and Erlebnis (lived experience) into the analysis of spatial quality. The book’s concept is based on the idea that social experience comprises multiple logics. It is shown that the quality of public space is driven by three distinct logics: The logic of expression, evident in individuals’ drive for social integration; the logic of strategy, viewing public space as a competitive arena; and finally, the logic of subjectivation, which examines how spaces shape subjectivities and are subject to refiguration.
The book targets both researchers and students in sociology, anthropology, political science, architecture, and urban planning. It also serves as a practical toolbox for professionals in architecture and planning focused on creating more socially acceptable public spaces.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 2025DFG, 290045248, SFB 1265: Re-Figuration von Räume
The incubation history of soil samples strongly affects the occlusion of particulate organic matter
No full textSoil structure is a key proxy for carbon and nutrient storage, stable pore space, and rootability. It is often quantified based on the degree of aggregation or the mechanical stability of soil aggregates. This work compares two methods representing basic principles of aggregate measurement. Undisturbed soil samples of loamy sand, clayey silt and silty loam were analyzed by ultrasonication/density fractionation (USD) to quantify different soil organic carbon (SOC) pools and by wet sieving to measure the amount of water-stable aggregates (%WSA). The measurements were carried out on field-fresh soils at field capacity (pF 1.8) as well as samples that were air-dried; reset to pF 1.8 by capillary action; and incubated for 0, 1 and 4 weeks. Our results show that the strength of particulate organic matter (POM) occlusion sharply decreases after rewetting, indicated by the reduction in the more strongly bound occluded carbon fraction. The respective amounts decreased by −4.5 wt % for loamy sand, −6.8 wt % for clayey silt and −16.3 wt % for silty loam, and the field fresh values are not fully recovered within the following 4 weeks. In contrast, the amount of water-stable aggregates (%WSA) remains largely stable except in clayey silt, which shows an increase by +5.9 wt % directly after rewetting. In consequence, field-fresh measurements are highly recommended to avoid overestimation of free and weakly bound soil organic matter (SOM) fractions or the degree of aggregation.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
Faster algorithms for fair max-min diversification in
No full textThis report evaluates the reproducibility of the paper titled “Faster Algorithms for Fair Max-Min Diversification in ”. The paper’s artifacts were available and evaluatable.
Reproducibility was straightforward. The paper’s core claims were reproduced, with minor variations in a few graphs.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
Practical Guide: Responsible Research Data Management (RDM) - BPMN-based top-level process and phase protocols
No full textThis resource provides a practical, phase-by-phase guide for Responsible Research Data Management (RDM) in academia-industry projects, covering the research lifecycle from planning and data selection through data transfer, storage, processing, deposition, and deletion, including decision gates and expected artefacts. The guide is structured as a BPMN-inspired process map with clearly assigned roles and responsibilities, mandatory vs. optional steps, and embedded guidance (e.g., tools, standards, regulatory aspects). It is intended to support teams in implementing compliant, high-quality, and sustainable RDM practices by making tasks, handovers, and documentation requirements explicit and actionable
Tropical Fréchet Means
No full textThe Fréchet mean is a key measure of central tendency as a barycenter for a given set of points in a general metric space. It is computed by solving an optimization problem and is a fundamental quantity in statistics. In this paper, we study Fréchet means in tropical geometry—a piecewise linear, combinatorial, and polyhedral variant of algebraic geometry that has gained prominence in applications. A key property of Fréchet means is that uniqueness is generally not guaranteed, which is true in tropical settings. In solving the tropical Fréchet mean optimization problem, we obtain a geometric characterization of the collection of all Fréchet means in a general tropical space as a tropically and classically convex polytope. Furthermore, we prove that a certificate of positivity for finitely many quadratic polynomials in R[1, . . . , ] always exists, given that their quadratic homogeneous components are sums of squares. We propose an algorithm to symbolically compute the Fréchet mean polytope based on our exact quadratic optimization result and study its complexity.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 2025DFG, 390685689, EXC 2046: MATH+: Berlin Mathematics Research Cente
Entschlüsselung der komplexen Kristallisationswege von Triglyceriden in industriellen Fetten
No full textSolid fats play an important role in the food industry. In margarine, fat crystals stabilize the water-oil interface and form a three-dimensional network entrapping the continuous oil phase. The functionality of fat phases depends on both processing conditions and formulation, where high-melting triglycerides (TAGs) play a central role by contributing to the solid fat content. The growing demand for fats and oils and the equally so growing concern regarding palm oil facilitates the search for alternative structuring approaches. New compositions can be derived via various TAG modification routes, e.g., hydrogenation and interesterification. Replacing palm oil entirely requires entering a largely unexplored composition space while still maintaining functionality. Designing fat blends that perform similar to palm-oil-based systems demands a deep understanding of how TAG composition governs kinetic phase behavior, miscibility, and polymorphic crystallization. While phenomena such as mixed crystal formation, molecular compound formation, and phase separation have been well-studied in binary mixtures, translating these insights into complex industrial hardstocks remains challenging. Even subtle compositional shifts – such as substituting palmitic acid with stearic acid – can profoundly alter crystallization kinetics and overall product performance.
The intricacy in the relation of TAG composition and crystallization pathways is explored in this thesis. The aim is to bridge the gap between industry applications and academic research. The role of the composition is deciphered by isolating three main agents: H3 (three long-chain saturated fatty acids), H2M (two long-chain saturated plus one medium-chain saturated), and H2U (two long-chain saturated plus one unsaturated). The considerable lack of knowledge on the melting group H2M including TAGs like PLaP and SSLa is addressed by exploring their polymorphic crystallization pathways and their contribution to the kinetics in mixed systems. Further, this work investigates the role of the dominant saturated TAG fatty acid (palmitic or stearic acid) in different TAG sources. Crystallization pathways were studied in both model binary/ternary TAG blends and industrial hardstocks (simplified to pseudo-binary/-ternary systems), with a focus on early-stage processes where polymorphic transitions and phase segregation effects overlap. Differential scanning calorimetry (DSC), rheology, and in situ small- and wide-angle X-ray scattering (SAXS/WAXS) were combined to capture kinetic and structural evolution.
A complementary review article examined the structure of TAG crystals and mixtures with a focus on X-ray scattering techniques. It summarized established data analysis approaches and identified key limitations, particularly in studying early-stage crystallization in diluted systems and in translating structural information from pure components to complex mixtures. A pure component study on the H2M triglycerides PLaP/PPLa and SLaS/SSLa showed that molecular asymmetry and minor differences in chain length mismatches significantly alter stacking preferences and slow polymorphic transitions. The impact of H2M triglycerides on the crystallization pathways in blends revealed their ability to inhibit the phase transition of H3 triglycerides (alpha → beta). Furthermore, multiple co-existing beta’ phases differing in composition and dissolution temperatures could be determined hinting towards partial immiscibility. This trend further extended to (pseudo) ternary blends.
H2U triglycerides also influence the phase transitions of H3 triglycerides through selective co-crystallization. This work compared systems differing in their predominant saturated fatty acid (palmitic versus stearic acid). The kinetic pathways differed greatly: palmitic-based systems showed mixed crystal formation and fast polymorphic transition, yet, phase segregation into a H3-rich could not be prevented. In contrast, the stearic acid-based system showed a prolonged stability of an H3-rich phase. Similar trends were observed in pseudo-ternary systems.
A direct comparison of pure TAG blends and industrial hardstocks simplified to pseudo binary and ternary was made. This revealed the impact of molecular diversity and highlighted the difficulty of translating knowledge gained for pure components into application-relevant systems. From a methodological perspective, it was shown that a combination of DSC, in situ SAXS/WAXS, and rheology allowed extracting nuanced kinetic information.
The intricate crystallization pathways are characterized by slow restructuring processes superimposed by the evolution of new phases and compositional changes in the existing phases. This clearly demonstrates that determining a “transition time” from any crystallization curve holds crucial information on polymorphic transitions, mixed crystal formation, and fractionation. Disentangling these phenomena is possible by informed measurement strategies, combination of techniques, and composition-sensitive data interpretation.
This thesis provides new insights helping to bridge the gap between academia and industry regarding the effect of TAG composition on crystallization kinetics. Of special interest remains the translation from pure component behavior into mixtures. Addressing this challenge will require targeted studies on binary mixtures to resolve key interactions, alongside improved TAG compositional analysis to directly connect molecular makeup with functionality. This enables informed formulation strategies, moving beyond trial-and-error to predict composition-structure-performance relationships.Festfette spielen eine wichtige Rolle in der Lebensmittelindustrie, insbesondere im Margarine- und Streichfettbereich. In Margarine stabilisieren Fettkristalle die Grenzfläche zwischen Wasser und Öl und bilden ein drei-dimensionales Netzwerk, das die Ölphase einschließt. Die Funktionalität der Fettphase hängt von den Prozessbedingungen und ihrer Formulierung ab, wobei hochschmelzende Triglyzeride (TAGs) eine zentrale Rolle durch ihren Beitrag zum Festfettgehalt spielen. Der steigende Bedarf an Fetten und Ölen sowie die wachsenden ökologischen Bedenken um den Palmölanbau treiben die Suche nach alternativen Strukturierungsansätzen voran. Neue Fettkompositionen können durch verschiede Modifizierungsverfahren wie Hydrogenieren oder Umesterung entstehen. Der vollständige Ersatz von Palmöl bedeutet, bislang wenig erforschte Zusammensetzungen zu entwickeln, wobei die Funktionalität gleich bleiben soll.
Die Entwicklung von Fettmischungen, die eine vergleichbare Leistung wie palmölbasierte Systeme erzielen, erfordert ein tiefes Verständnis darüber, wie die TAG-Zusammensetzung das kinetische Phasenverhalten, die Mischbarkeit und die polymorphe Kristallisation beeinflusst. Phänomene wie Mischkristallbildung und Phasentrennung wurden zwar in binären Mischungen untersucht, doch die Übersetzung dieser Erkenntnisse auf komplexe industrielle Hardstocks stellt weiterhin eine Herausforderung dar. Schon kleine kompositionelle Änderungen, wie der Austausch von Palmitinsäure gegen Stearinsäure, können die Kristallisationskinetik und damit auch die Produktperformance substanziell verändern.
Diese Arbeit untersucht die komplexen Zusammenhänge zwischen TAG-Zusammensetzung und Kristallisationsverhalten. Das Ziel war es, die Lücke zwischen Forschung und industrieller Anwendung zu schließen. Dafür wurden drei Hauptgruppen von TAGs isoliert: H3 (drei langkettige gesättigte Fettsäuren), H2M (zwei langkettige und eine mittelkettige gesättigte Fettsäure), und H2U (zwei langkettige gesättigte und eine ungesättigte Fettsäure). Da nicht viel über H2M-Triglyzeride bekannt ist, wurden einzelne (u.a. PLaP, SSLa) als Reinstoffe und deren polymorphe Kristallisationskinetik sowie ihren Einfluss auf andere TAG Gruppen in Mischungen untersucht. Zusätzlich wurde die Rolle der dominierenden gesättigten Fettsäure (Palmitinsäure versus Stearinsäure) untersucht. Das Kristallisationsverhalten wurde in binären/ternären Modellsystemen und industriellen Hardstocks (pseudo-binäre/pseudo-ternäre Mischungen) betrachtet. Der Fokus lag dabei auf den frühen Kristallisationsprozessen, in denen sich polymorphe Übergänge und Phasentrennung überlagern. Um kinetische und strukturelle Veränderungen in-situ zu erfassen, kamen kombinierte Methoden wie dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), Rheologie sowie Klein- und Weitwinkel-Röntgenstreuung (SAXS/WAXS) zum Einsatz.
In einem ergänzenden Übersichtsartikel wurde die TAG-Kristallstruktur im Reinstoff und in Mischungen diskutiert. Etablierte Ansätze zur Strukturaufklärung mit Röntgenstreuung wurden gesammelt und wesentliche Limitierungen herausgearbeitet, insbesondere im Hinblick auf frühe Kristallisationsprozesse in verdünnten Systemen und die Übertragbarkeit von Erkenntnissen zu Reinstoffen auf komplexe Systeme.
Eine Reinstoffstudie zu den H2M-Triglyzeriden PLaP/PPLa und SLaS/SSLa zeigte, dass Asymmetrie im Molekül und kleine Unterschiede in den Kettenlängen substanzielle Unterschiede in der lamellaren Struktur und der polymorphen Stabilität bewirken. Zudem beeinflussen H2M-Triglyzeriden in Mischungen das Kristallisationsverhalten, in dem sie den Phasenübergang von H3 Triglyzeriden (alpha →beta) hemmen. Weiterhin konnten mehrere koexistierende beta’ mit unterschiedlicher Zusammensetzung und Schmelztemperatur identifiziert werden. Das wies auf eine teilweise Phasentrennung bzw. Mischkristallbildung – ein Trend, der sich auch in (pseudo-)ternären Systemen zeigte.
Auch H2U-Triglyzeride beeinflussen durch selektive Mischkristallbildung die Phasenübergänge von H3-TAGs. In dieser Arbeit wurde zudem der Unterschied in dominierender gesättigter Fettsäure (Stearinsäure versus Palmitinsäure) untersucht. Die Kinetik unterschied sich stark: Palmitinbasierte Systeme zeigten Mischkristallbildung und schnelle polymorphe Umlagerungen, wobei eine Phasentrennung in eine H3-reiche -Phase nicht verhindert werden konnte. Im Gegensatz dazu zeigte das stearinbasierte System eine längere Stabilität der H3-reichen -Phase. Vergleichbare Trends konnten auch in pseudo-ternären Mischungen beobachtet werden.
Ein direkter Vergleich reiner Triglyzeride mit industriellen Hardstocks (vereinfacht zu pseudo-binären und -ternären Systemen) verdeutlichte den Einfluss der molekularen Diversität und die Herausforderungen bei der Übertragung von Erkenntnissen aus Reinstoffen auf anwendungsrelevante Systeme. Methodisch zeigte sich, dass die Kombination von DSC, in-situ Röntgenstreuung und Rheologie eine differenzierte Erfassung der Kristallisationskinetik ermöglicht.
Die komplexen Kristallisationsprozesse zeichneten sich durch langsame Restrukturierungsprozesse aus, die von der Entstehung neuer Phasen und der Änderung der Zusammensetzung bereits vorhandener Phasen überlagert wurden. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass die charakteristische „Umlagerungszeit“ wichtige Informationen zur Mischkristallbildung, der polymorphen Umlagerung und Entmischung enthält. Diese Phänomene auseinanderzuhalten ist durch fundierte Messprotokolle, einer Kombination verschiedener Methoden und Kompositions-sensitiver Dateninterpretation möglich.
Diese Arbeit trägt damit wesentlich zum Verständnis der Zusammenhänge zwischen TAG-Zusammensetzung und Kristallisationskinetik bei, um die Lücke zwischen Forschung und Industrie zu schließen. Von besonderem Interesse bleibt die Übersetzung von Reinstoffsystemen in komplexe Mischungen. Diese Aufgabe erfordert gezielte Studien zu binären Mischungen, um Interaktionen zwischen einzelnen TAGs aufzulösen. Außerdem ist eine verbesserte Analyse der TAG-Zusammensetzung notwendig, um die molekulare Struktur direkt mit der Funktionalität zu verknüpfen. Dies ermöglicht fundierte Formulierungsstrategien, die über Trial-and-Error hinausgehen und eine gezielte Vorhersage von Beziehungen zwischen Zusammensetzung, Struktur und Funktionalität erlauben
A stochastic cellular automaton approach using evolutionary game theory to gain new insights into the remodeling of bones
No full textBone remodeling is a very complex and fine-tuned process, which is necessary to ensure a healthy bone structure. If this process gets out of balance – e.g., because of hormonal disbalance or the impact of bone metastases – pathologies like osteoporosis can appear. In
this thesis, we introduce a novel computational approach to investigate how the bone remodeling
process is related to the microenvironment. For this purpose, we propose a model algorithm that can represent cell-cell/cell-environment interactions while being computationally efficient:
We implement a 3D stochastic cellular automaton model, governed by evolutionary game theory, to simulate bone remodeling dynamics. The model includes four voxel states: Formation, Quiescence, Resorption, and Environment. Those voxels interact only with their
nearest neighbors in a lattice representing bone tissue. The cellular automaton’s update rules are defined by frequency-dependent interactions represented in a payoff parameter matrix. This representation encodes knowledge about the mutual impact the different actors of bone remodeling (osteoclasts, osteoblasts, osteocytes and their microenvironment) have on each other, linking each model parameter directly to biological processes.
After describing the model and its functionality, we aim to explore the overall model dynamics and the influences of the model parameters. The focus is on conditions in which the model simulates a healthy bone remodeling process, i.e., mineralized bone volume that
fluctuates due to resorption and formation but remains constant over time. As a first step, we investigate the performance of the gradient descent method in finding parameter sets that preserve the mineralized bone volume over a number of iterations. We show, that
in the context of our model, it is possible to use the gradient descent to fit parameter sets up to 12 different parameters. However, we find that the optimization objective is too general to produce purposeful results. In a second step, we simulate the resorption
and formation processes on separate time scales to explore the parameter space and derive a phase diagram that illustrates the sensitivity of these processes to parameter changes. Connected to that, we investigate the impact of changing model properties on the simulation results and show the importance of modeling small neighborhoods for studying local bone microenvironment controls.
Finally, combining these results, we model a full bone remodeling cycle (from mineralized bone over resorption and formation back to mineralized bone). For this, we continue to use the approach of separated timescale. Trying out different set-ups for the combination
of resorption and formation process, we evaluate each of them regarding the change in mineralized bone volume between initial and final configuration. By coupling the number of seeded Formation-voxels with the number of previously resorbed voxels, we were able to preserve mineralized bone volume over time.
In the future, the proposed model could inform in vitro and in vivo experimental design and/or be combined with other in silico models investigating external impacts on bone remodeling (finite element analysis of mechanical loading, cancer models or drug/treatment protocols). To sum up, this model opens the window to explore the complex interplay of factors essential for healthy bone remodeling and potential alterations due to disease or drug treatment.Der Knochenumbau ist ein sehr komplexer und fein abgestimmter Prozess, der notwendig ist, um eine gesunde Knochenstruktur zu gewährleisten. Wenn dieser Prozess aus dem Gleichgewicht gerät - z. B. aufgrund eines hormonellen Ungleichgewichts oder der Auswirkungen von Knochenmetastasen - können Krankheiten wie Osteoporose auftreten. In dieser Arbeit stellen wir einen neuen mathematischen Ansatz vor, um dieses Gleichgewicht durch Verknüpfung des Knochenumbauprozesses mit seiner Mikroumgebung zu untersuchen. Zu diesem Zweck schlagen wir einen Modellalgorithmus vor, der Zell-Zell/Zell-Umgebung- Interaktionen darstellen kann und gleichzeitig rechnerisch effizient ist:
Wir implementieren einen stochastischen dreidimensionalen zellulären Automaten vor, der von der evolutionären Spieltheorie gesteuert wird, um die Dynamik des Knochenumbaus zu simulieren. Das Modell umfasst vier Voxel-Zustände: Aufbau, Ruhephase, Resorption und Umgebung. Diese Voxel interagieren nur mit ihren nächsten Nachbarn in einem Gitter, das Knochengewebe darstellt. Die Update-Regeln des zellularen Automaten werden über häufigkeitsabhängige Interaktionen definiert, die in einer Payoff-Parameter-Matrix dargestellt werden. Diese Darstellung kodiert das Wissen über die gegenseitigen Auswirkungen, die verschiedenen Akteure des Knochenumbaus (Osteoklasten, Osteoblasten, Osteozyten und ihre Mikroumgebung) aufeinander haben und verknüpft jeden Modellparameter direkt mit biologischen Prozessen.
Nach der Beschreibung des Modells und seiner Funktionsweise wollen wir die gesamte Modelldynamik und die Einflüsse der Modellparameter untersuchen. Der Schwerpunkt liegt auf Bedingungen, unter denen das Modell einen gesunden Knochenumbauprozess simuliert, d. h. ein mineralisiertes Knochenvolumen, das aufgrund von Resorption und Bildung schwankt, aber über die Zeit konstant bleibt. In einem ersten Schritt untersuchen wir die Leistung der Gradientenverfahrens bei der Suche nach Parametersätzen, die das mineralisierte Knochenvolumen über eine Reihe von Iterationen erhalten. Wir zeigen, dass es möglich ist, das Gradientenverfahren zur Anpassung von Parametersets mit bis zu 12 verschiedenen Parametern für das vorgestellte Modell zu verwenden. Wir stellen jedoch fest, dass das Optimierungsziel zu allgemein ist, um sinnvolle Ergebnisse zu erzielen. In einem zweiten Schritt simulieren wir die Resorptions- und Aufbauprozesse auf separaten Zeitskalen, um den Parameterraum des Modells zu erkunden und ein Phasendiagramm abzuleiten, das die Empfindlichkeit dieser Prozesse gegenüber Parameteränderungen veranschaulicht. In diesem Zusammenhang untersuchen wir die Auswirkungen veränderter Modelleigenschaften auf die Simulationsergebnisse und zeigen, wie wichtig die Modellierung kleiner Nachbarschaften für die Untersuchung der lokalen Kontrolle der Knochenmikroumgebung ist.
Durch die Kombination dieser Ergebnisse modellieren wir schließlich einen vollständigen Knochenumbauzyklus (von mineralisiertem Knochen über Resorption und Aufbau zurück zu mineralisiertem Knochen). Hierfür verwenden wir weiterhin den Ansatz der getrennten Zeitskala. Wir probieren verschiedene Versuchsanordnungen für die Kombination von Resorptions- und Aufbauprozess aus und bewerten jede von ihnen im Hinblick auf die Veränderung des mineralisierten Knochenvolumens zwischen Anfangs- und Endkonfiguration. Indem wir die Anzahl der eingesetzten Aufbau-Voxel mit der Anzahl der zuvor resorbierten Voxel koppelten, konnten wir das mineralisierte Volumen über die Zeit erhalten.
In Zukunft könnte das vorgeschlagene Modell als Grundlage für die Planung von In-vitround In-vivo-Experimenten dienen und/oder mit anderen In-silico-Modellen kombiniert werden, die externe Einflüsse auf den Knochenumbau untersuchen (Finite-Elemente-Analyse mechanischer Belastungen, Krebsmodelle oder Arzneimittel-/Behandlungsprotokolle). Zusammenfassend lässt sich sagen, dass dieses Modell die Möglichkeit bietet, das komplexe Zusammenspiel von Faktoren zu erforschen, die für den gesunden Knochenumbau wichtig sind, sowie mögliche Veränderungen aufgrund von Krankheiten oder medikamentöser Behandlung
Förderung des kooperativen Fahrens: von der Informationsfrische zu großflächigem und personalisiertem Platooning
No full textCooperative driving applications such as intersection collision avoidance and vehicular platooning promise safer, more efficient, and more sustainable road traffic. Yet, they still face open challenges that hinder practical large-scale deployment. On one hand, cooperative driving applications depend on timely information exchange, often over a shared wireless channel with finite capacity. As freshness (age of information, AoI) requirements vary across applications and scenarios, unrestricted beaconing is not viable, raising the question of how to ensure information freshness in a resource-efficient and context-aware manner. On the other hand, while platooning has been shown to be technically feasible, it remains unclear how to form platoons of passenger cars with unknown and heterogeneous trips and preferences, while also ensuring quantifiable personal benefits to incentivize participation. This thesis addresses these challenges with three sets of contributions: First, we propose a context-aware weighting model for the AoI metric that incorporates spatial relevance into the freshness evaluation. We apply this model in an adaptive beaconing mechanism to dynamically adjust transmission rates based on perceived importance, reducing wireless resource usage while maintaining desired information freshness for relevant data. Second, we formalize vehicle-to-platoon assignments as a similarity-based optimization problem and present three solution approaches: a globally optimal numerical solver and two greedy heuristics, including a fully distributed one that relies solely on local vehicle information. This method achieves near-optimal results with minimal assumptions and complexity, offering strong scalability and robustness. Third, we develop a cost-based platoon formation algorithm that employs a new metric to quantify total trip cost by combining fuel and time expenditures into a single economic value. It forms platoons only when doing so reduces individual driver costs, outperforming both standard adaptive cruise control and similarity-based methods across diverse traffic conditions and driver preferences. To support this work, we developed PlaFoSim, an open-source simulation framework for large-scale platooning studies. Collectively, these contributions advance cooperative driving systems toward practical deployment by emphasizing context awareness, resource efficiency, decentralized decision-making, and user-centered benefits.Kooperative Fahranwendungen, wie Intersection Collision Avoidance und Platooning, versprechen sichereren, effizienteren und nachhaltigeren Straßenverkehr, stehen jedoch noch vor Herausforderungen für die praktische und großflächige Umsetzung. Einerseits hängen cooperative driving-Anwendungen entscheidend vom zeitnahen Informationsaustausch ab, oft über einen gemeinsam genutzten drahtlosen Funkkanal mit begrenzter Kapazität. Da die Anforderungen an die Aktualität der Informationen (Age of Information, AoI) je nach Anwendung und Szenario variieren, ist unbegrenztes Beaconing nicht praktikabel. Somit ist unklar, wie diese Anforderungen auf eine ressourceneffiziente und kontextspezifische Weise erreicht werden können. Andererseits wurde das Platooning zwar als technisch machbar nachgewiesen, aber es bleibt unklar, wie Platoons von Fahrzeugen (hier konkret PKW) mit unbekannten und heterogenen Fahrten und Vorlieben gebildet werden, sodass gleichzeitig quantifizierbare persönliche Vorteile gewährleistet werden, um die Teilnahme an Platooning zu fördern. Diese Dissertation geht diese Herausforderungen mit drei zentralen Beiträgen an: Erstens wird ein kontextsensitives Bewertungsmodell für die AoI-Metrik vorgestellt, das die räumliche Relevanz von Nachrichten berücksichtigt. Darauf aufbauend wird ein adaptives Verfahren entwickelt, das die Frequenz des Sendens neuer Informationen dynamisch an die wahrgenommene Wichtigkeit der Information anpasst, wodurch Kommunikationressourcen geschont und gleichzeitig relevante Informationen aktuell gehalten werden. Zweitens wird die Zuweisung von Fahrzeugen zu Platoons als ähnlichkeit-basiertes Optimierungsproblem formalisiert und drei Lösungsansätze präsentiert: ein global-optimaler numerischer Ansatz sowie zwei heuristische Verfahren, darunter ein vollständig verteiltes, welches ausschließlich auf lokalen Fahrzeuginformationen beruht. Dieses Verfahren erzielt nahezu optimale Ergebnisse und bietet starke Skalierbarkeit und Robustheit mit minimalen Annahmen und Komplexität. Drittens wird ein kostenbasiertes Verfahren zur Platoon-Bildung entwickelt, das ein neues Bewertungsmodell zur Quantifizierung der gesamten Reisekosten verwendet, indem Kraftstoff- und Zeitaufwand zu einem intuitiven monetären Wert kombiniert werden. Das Verfahren bildet Platoons nur, wenn dies die individuellen Reisekosten senkt, wodurch sowohl Adaptive Cruise Control als auch bestehende, ähnlichkeit-basierte Verfahren über verschiedene Verkehrsszenarien und Fahrerpräferenzen hinweg übertroffen werden. Zur Unterstützung dieser Arbeit wurde PlaFoSim, ein öffentlich verfügbares Simulationswerkzeug für groß angelegte Studien zur Platoon-Bildung auf Autobahnen, entwickelt. Insgesamt leisten diese Beiträge einen wichtigen Schritt hin zur praktischen Umsetzung kooperativer Fahrfunktionen, indem sie Kontextsensitivität, Ressourceneffizienz, dezentrale Entscheidungsfindung und benutzerzentrierte Vorteile betonen.DFG, 463114185, DyMoNet: Dynamic Mobile Network
Perceived usefulness ratings (7-point Likert) for an interactive BPMN-based Research Data Management guideline
No full textThis dataset contains raw survey responses from a user evaluation of an interactive, clickable BPMN-based guideline intended to support Research Data Management (RDM) in academic–industry collaboration projects. Participants rated multiple perceived usefulness statements on 7-point Likert scales, inspired by the Technology Acceptance Model, and provided additional feedback. The evaluation sample comprises nine researchers across seniority levels (doctoral researchers, postdoc, professor) with varying research experience and self-rated RDM competence. The dataset enables transparency of reported results, replication of descriptive statistics, and secondary analyses of perceived usefulness dimensions and qualitative comments