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Degenerate Kirchhoff problems with nonlinear Neumann boundary condition
No full textIn this paper we consider degenerate Kirchhoff-type equations of the form−ϕ(Ξ(u))(A(u)−|u|p−2u)=f(x,u)in Ω,ϕ(Ξ(u))B(u)⋅ν=g(x,u)on ∂Ω, where Ω⊆RN, N≥2, is a bounded domain with Lipschitz boundary ∂Ω, A denotes the double phase operator given byA(u)=div(|∇u|p−2∇u+μ(x)|∇u|q−2∇u) for u∈W1,H(Ω), ν(x) is the outer unit normal of Ω at x∈∂Ω,B(u)=|∇u|p−2∇u+μ(x)|∇u|q−2∇u,Ξ(u)=∫Ω(|∇u|p+|u|pp+μ(x)|∇u|qq)dx, 10 and ζ≥1, and f:Ω×R→R, g:∂Ω×R→R are Carathéodory functions that grow superlinearly and subcritically. We prove the existence of a nodal ground state solution to the problem above, based on variational methods and minimization of the associated energy functional E:W1,H(Ω)→R over the constraint setC={u∈W1,H(Ω):u±≠0,〈E′(u),u+〉=〈E′(u),−u−〉=0}, whereby C differs from the well-known nodal Nehari manifold due to the nonlocal character of the problem.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
Ressourcenschutz durch gruppenbasiertes Handeln? Evidenz zum Einfluss von Prozessen Sozialer Identität und Interpersoneller Dynamiken auf das häusliche Precycling-Verhalten
No full textWe are living in a time of anthropogenic ecological crises, such as the packaging waste crisis. Effective mitigation of this problem entails collective behavior change. This includes minimizing packaging waste, also referred to as precycling. To promote this change, a more nuanced understanding of the behavioral and social dimensions of domestic precycling is needed, one that
accounts for group-related processes.
In this cumulative dissertation, I investigate the behavioral strategies people use to minimize their domestic packaging waste, as well as the influence of group-related processes on this behavior. Furthermore, I evaluate the potential and limitations of group-based intervention approaches to encourage precycling behavior. I draw from the 'Social Identity Model of Pro-Environmental Action' (SIMPEA) and the concept of 'Household Social Cohesion' (HSC), adopting the perspective that individuals' cognitions and actions are shaped by the social groups they are embedded in.
I approach these matters progressively, moving from the broad to the specific through two empirical studies (A and B), with the results presented in three research articles (RA1, RA2, RA3). Study A establishes a group-level perspective on domestic precycling behavior, providing the foundation for Study B to examine the influence of group-related processes on precycling in greater detail.
The results of the explorative interview and diary approach (Study A, RA1) suggest that ingroup identification, ingroup norms and goals, and collective efficacy beliefs influence the performance of domestic precycling behavior across various groups, such as the household, family, friends, neighborhood, and food collectives. The findings also emphasize the role of interpersonal interaction
(e.g., discussion, conflict) and suggest that these can both support and hinder precycling. Building on these findings, a digital community intervention (Study B, called 'Precycling HomeLabs' was implemented as a field experiment to promote domestic precycling. I conducted quantitative and qualitative analyses to examine the intervention effects on domestic precycling behavior and to study the influence of group-related processes in the newly formed community (RA2) and the participating household groups (RA3). Overall, the Precycling HomeLabs stimulated domestic precycling behavior. The results suggest that precycling behavior partly depends on group-related processes within the community and the household groups: In the community context (RA2), collective efficacy beliefs and sharing the community'´s precycling goal significantly predicted the performance of domestic precycling. In contrast, ingroup norms and identification had no significant influence. The results also imply that interaction among community members contributes to community identification. In the household context (RA3), HSC, especially cooperation and having a person to take responsibility, influenced the pursuit of precycling goals and behavioral performance.
Concluding, I synthesize and discuss all findings in relation to the existing literature, and elaborate on their methodological, theoretical, and practical significance. Altogether, my research demonstrates the value of addressing resource conservation behavior at the group level and reveals the impact of social identity processes and interpersonal dynamics for promoting a low-waste society.Wir befinden uns in einer Zeit anthropogener, ökologischer Krisen. Die Verpackungsabfallkrise ist eine davon. Um diese einzudämmen, sind kollektive Verhaltensänderungen erforderlich. Dazu gehört die Minimierung von Verpackungsabfällen, auch Precycling genannt. Um diesen Wandel zu fördern, ist ein differenzierteres Verständnis der verhaltensbezogenen und sozialen Dimensionen des häuslichen Precyclings erforderlich, das gruppenbezogene Prozesse berücksichtigt.
In dieser kumulativen Dissertation untersuche ich Verhaltensweisen, durch die Menschen ihren Verpackungsmüll im Haushalt minimieren, sowie den Einfluss gruppenbezogener Prozesse auf dieses Verhalten. Darüber hinaus evaluiere ich das Potenzial und die Grenzen gruppenbasierter Interventionsansätze zur Förderung von Precycling-Verhalten. Dabei stütze ich mich auf das 'Social Identity Model of Pro-Environmental Action' (SIMPEA) und das Konzept der 'Household Social Cohesion' (HSC), davon ausgehend, dass die Kognitionen und Handlungen von Individuen durch ihre soziale Gruppenzugehörigkeit geprägt sind.
Ich behandle diese Themen schrittweise und bewege mich dabei mithilfe von zwei empirischen Studien (Studie A und Studie B) vom Allgemeinen zum Spezifischen. Die Ergebnisse stelle ich in drei Forschungsartikeln (RA1, RA2, RA3) vor. Studie A etabliert eine gruppenbezogene Perspektive auf häusliches Precycling-Verhalten und bildet damit die Grundlage für Studie B. In dieser wird der Einfluss gruppenbezogener Prozesse auf ressourcenschonendes Verhalten genauer untersucht.
Die Ergebnisse der explorativen Interviews und der Tagebuchdokumentation (Studie A, RA1) legen nahe, dass die Identifikation mit der eigenen Gruppe, deren Normen und Ziele sowie der Glaube an die kollektive Wirksamkeit das Precycling-Verhalten in verschiedenen sozialen Gruppen beeinflussen, darunter Haushalt, Familie, Freunde, Nachbarschaft und Lebensmittelkollektive. Die Ergebnisse unterstreichen auch die Rolle interpersoneller Interaktion (z. B. Diskussionen, Konflikte) und legen nahe, dass diese das Precycling-Verhalten sowohl unterstützen als auch behindern können.
Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurde eine digitale Community-Intervention (Studie B, genannt 'Precycling HomeLabs') als Feldexperiment durchgeführt, um das häusliche Precycling zu fördern. Mittels quantitativer und qualitativer Analysen habe ich die Wirkung der Intervention auf das häusliche Precycling-Verhalten sowie den Einfluss gruppenbezogener Prozesse auf der Ebene der neu gegründeten digitalen Community (RA2) und der teilnehmenden Haushaltsgruppen (RA3)
untersucht. Insgesamt haben die Precycling HomeLabs das Precycling-Verhalten gefördert. Die Ergebnisse zeigen, dass das Precycling-Verhalten unter anderem von gruppenbezogenen Prozessen innerhalb der Community und der Haushaltsgruppen abhängt. Auf Community-Ebene zeigte sich: Je stärker die Teilnehmenden davon überzeugt waren, dass sie als Community zur Bewältigung der Verpackungsabfallkrise beitragen können, desto mehr Precycling-Verhalten setzten sie um (RA3). Zudem wurde Precycling-Verhalten dadurch begünstigt, dass die Community-Mitglieder ein geteiltes Gruppenziel verfolgten. Im Gegensatz dazu hatten soziale Normen und die Identifikation mit der Community keinen signifikanten Einfluss. Die Ergebnisse deuteten außerdem darauf hin, dass die Interaktion zwischen den Community-Mitgliedern zur Identifikation mit der Gruppe beiträgt (RA2). Auch auf Haushalts-Ebene spielten gruppenbezogene Prozesse eine wichtige Rolle: In Haushalten, in denen die Mitglieder mehr kooperierten und in denen es eine Person gab, die Verantwortung übernahm, war das Precycling-Ziel stärker ausgeprägt und die Mitglieder setzten Precycling-Verhalten tendenziell häufiger um.
Abschließend führe ich alle Ergebnisse in Bezug auf die vorhandene Literatur zusammen, diskutiere sie und gehe auf ihre methodische, theoretische und praktische Bedeutung ein. Insgesamt zeigt meine Forschung, wie relevant es ist, ressourcenschonendes Verhalten aus einer Gruppenperspektive zu betrachten. Sie macht deutlich, welchen signifikanten Einfluss soziale Identitätsprozesse und zwischenmenschliche Dynamiken für den Übergang zu einer abfallarmen
Gesellschaft haben.BMFTR, 01UU1901A, Mit Precycling zu mehr Ressourceneffizienz. Systemische Lösungen der Verpackungsvermeidun
Gesteuerte Mixture-of-Experts zur kompakten und kantenbewussten Repräsentation: Von der 2D-Bildregression zu 3D-Radiance-Fields
No full textAs visual computing advances across domains such as image editing, autonomous driving, and digital twins, the need for high-fidelity yet computationally efficient representations has become increasingly critical. Traditional 2D models are constrained by fixed grids, limiting their adaptability and compactness, while emerging 3D techniques often deliver realism at the cost of excessive training time, memory usage, and energy consumption. This thesis tackles a central challenge across both 2D and 3D domains: how to construct scalable, high-quality visual representations without succumbing to inefficiency. We examine Steered Mixture-of-Experts (SMoE)—a modular, kernel-based architecture that promises localized modeling and interpretability. Yet despite its expressive power, SMoE has historically suffered from impractical training regimes, bloated parameter counts, and poor support for high-dimensional data. This work pursues a cohesive answer to three research questions, aimed at making SMoE fast, compact, and capable of handling 3D visual content. First, we confront the long-ignored problem of initialization. Through a segmentation-based method that aligns expert kernels with semantic image regions, we drastically reduce redundancy and training duration, producing models that are both compact and structurally aligned with the data. Second, we tackle the inefficiency of gradient-based optimization by introducing a rasterized training scheme, adapted from Gaussian splatting techniques in 3D rendering. By partitioning images into blocks and activating only relevant kernels during each optimization step, we reduce the computational footprint by an order of magnitude without sacrificing accuracy. Third, we generalize SMoE to 3D by reparameterizing its spatial kernels and integrating splatting-based differentiable rendering. This extension maintains the compactness of SMoE while supporting high-quality scene reconstruction, even under sparse supervision. Experimental results confirm that our methods outperform baseline SMoE implementations in both speed and reconstruction quality across 2D and 3D tasks, and they further surpass existing 3DGS and related Gaussian-based approaches. Moreover, our approach enables previously infeasible applications—real-time training, compact deployment, and scalable modeling of complex scenes. This thesis transforms SMoE from a theoretically elegant yet impractical construct into a viable backbone for efficient, high-fidelity visual data representation. By grounding mixture models in perceptual structure and exploiting block-level sparsity, we chart a broader design principle for structure-aware, rasterization-friendly learning systems.Mit dem Fortschritt im Visual Computing in Bereichen wie Bildbearbeitung, autonomem Fahren und digitalen Zwillingen steigt der Bedarf an hochpräzisen, gleichzeitig jedoch recheneffizienten Repräsentationen stetig. Klassische 2D-Modelle sind durch feste Raster begrenzt, was ihre Anpassungsfähigkeit und Kompaktheit einschränkt, während moderne 3D-Techniken oft hohen Realismus liefern, jedoch auf Kosten langer Trainingszeiten, hohem Speicherverbrauch und Energieaufwand. Diese Arbeit behandelt eine zentrale Herausforderung in beiden Domänen: Wie lassen sich skalierbare, hochwertige visuelle Repräsentationen erzeugen, ohne in Ineffizienz zu verfallen? Wir untersuchen Steered Mixture-of-Experts (SMoE) – eine modulare, kernelbasierte Architektur, die lokales Modellieren und Interpretierbarkeit ermöglicht. Trotz ihres Potenzials litt SMoE bislang unter unpraktischen Trainingsregimen, aufgeblähten Parametermengen und geringer Unterst ützung hochdimensionaler Daten. Ziel dieser Arbeit ist es, SMoE effizient, kompakt und für 3D-Visualinhalte nutzbar zu machen. Zunächst adressieren wir das lange vernachlässigte Problem der Initialisierung. Mit einer segmentierungsbasierten Methode, die Experten-Kernels an semantische Bildregionen anpasst, reduzieren wir Redundanz und Trainingsdauer erheblich und erzeugen Modelle, die sowohl kompakt als auch strukturell an die Daten angepasst sind. Zweitens verbessern wir die Effizienz der gradientenbasierten Optimierung durch ein rasterisiertes Trainingsschema, inspiriert von Gaussian-Splatting-Techniken im 3D-Rendering. Durch die Unterteilung der Bilder in Blöcke und die Aktivierung nur relevanter Kernels in jedem Schritt verringern wir den Rechenaufwand um eine Größenordnung, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Drittens erweitern wir SMoE auf 3D, indem wir die räumlichen Kernels reparametrieren und differentielles Splatting-Rendering integrieren. Diese Erweiterung erhält die Kompaktheit von SMoE und ermöglicht hochqualitative Szenenrekonstruktionen, selbst bei sparsamer Überwachung. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass unsere Methoden die Baseline-SMoE-Implementierungen sowohl in Trainingsgeschwindigkeit als auch Rekonstruktionsqualität deutlich übertreffen – bei 2D-Bildregression ebenso wie bei 3D-Neural-Rendering. Darüber hinaus eröffnet unser Ansatz zuvor unmögliche Anwendungen, darunter Echtzeit-Training, kompakte Bereitstellung und skalierbares Modellieren komplexer Szenen. Insgesamt transformiert diese Arbeit SMoE von einem theoretisch eleganten, aber unpraktischen Konzept zu einer praxisfähigen Grundlage für effiziente, hochpräzise visuelle Datenrepräsentation. Durch die Verankerung der Mixturmodelle in wahrnehmungsrelevanter Struktur und die Nutzung von Block-Level-Sparsität skizziert sie ein allgemeines Gestaltungsprinzip für strukturbewusste, rasterfreundliche Lernsysteme.EC/HE/956770/EU/Plenoptic Imaging/PLENOPTIM
mapping as medium and tool for spatial education
No full textDie räumlichen Bedürfnisse und Kompetenzen von Kindern und Jugendlichen werden bei der Gestaltung städtischer Räume oft übersehen – auch aus dem Grund, dass ihre Raumvorstellungen von denen der Erwachsenen abweichen. Da ein kompetenter Umgang mit Raum eine wesentliche Voraussetzung für Teilhabe ist, widmet sich diese Arbeit den Potenzialen räumlicher Bildung. Um Grundlagen und Werkzeuge für die Verankerung von räumlicher Bildung in der Schule zu entwickeln, werden Kartierungsprozesse als Handlungsrahmen für die Kommunikation über Raum entwickelt. Zugleich wird das implizit vorhandene räumliche Wissen von Heranwachsenden thematisiert, um das Bewusstsein für die Relevanz ihres subjektiven Blickwinkels zu stärken. Geleitet von der Annahme dass sich die Kartierung als Medium und Werkzeug räumlicher Bildung eignet, wird im Dialog mit der Empirie ein theoretischer Überbau zur Forschungspraxis der Autorin entwickelt. Forschungspositionen aus Raum- und Stadtforschung, aus Kartografie und Humangeografie sowie aus Bildungs- und Sozialraumforschung werden entlang von methodischen Impulsen des Stadtplaners Kevin Lynch zusammengeführt.
In Folge wird an drei Schulstandorten mit insgesamt rund 130 Schüler*innen je ein individuelles und ein kollektives Forschungssetup umgesetzt. Mit der Methode der kognitiven Karte werden Raumvorstellungen der Schüler*innen in der Schulumgebung sichtbar gemacht und die Zeichnung als abstrakte Sprache untersucht. Der Prozess des gemeinsamen Kartierens, verbunden mit einem künstlerischen Zugang, wird als ethnografisches Forschungswerkzeug eingesetzt, um einen möglichst offenen Rahmen für kollaborative Raumbildung in der Schule zu eröffnen.
Sowohl bei der Umsetzung der Fallstudien als auch bei der explorativen Auswertung des Materials wird vermieden, die kartografische Kompetenz der Schüler*innen zu bewerten und den Wissenszuwachs beim Kartieren quantitativ zu messen. Auf Basis der dokumentarischen Methode werden kognitive Karten als Bilder untersucht. Anhand einer deskriptiven Spurensuche werden die vielfältige Raumvorstellungen von Kindern und Jugendlichen als legitimer Ausdruck herausgearbeitet. Bei der experimentellen Verwendung der Kartierung als fachübergreifendem Unterrichtsprinzip lassen sich (partizipative) Spielräume für den Austausch von kollektiven oder individuellen Raumerfahrungen erkennen. Dabei wird ein konstruktivistischer Zugang zu räumlicher Bildung in der Schule eröffnet, der auch transformatives Potenzial hat.The spatial needs and skills of children and young people are often overlooked in the design of urban spaces partly because their concepts of space do not conform to those of adults. Since a competent approach to space is an essential prerequisite for participation, this study is dedicated to the potential of spatial education. In order to develop the foundations and tools for anchoring spatial education in schools, mapping processes are developed as a framework for communicating about space. At the same time, the implicit spatial knowledge of adolescents is addressed in order to raise awareness of the relevance of their subjective perspective. Guided by the assumption that mapping is a suitable medium and tool for spatial education, a theoretical superstructure for the author's research practice is developed in dialog with empirical research. Research positions from spatial and urban research, from cartography and human geography as well as from educational and sociospatial research are brought together along methodological impulses of urban planner Kevin Lynch.
As a result, an individual and a collective research setup will be implemented at three school locations with a total of around 130 pupils. The cognitive map method is used to visualize spatial concepts of pupils concerning the school environment and to examine drawing as an abstract language. The process of joint mapping combined with an artistic approach is used as an ethnographic research tool in order to open up the widest possible framework for collaborative spatial education in the school.
Both in the implementation of the case studies and in the explorative evaluation of the material, the author avoids assessing the cartographic competence of the students and quantitatively measuring the increase in knowledge during mapping. Based on the documentary method, the cognitive maps are examined as images. A descriptive search for traces is applied to show that the diverse spatial concepts of children and young people are a legitimate expression. Through the experimental use of mapping as an interdisciplinary teaching principle, (participative) scope for the exchange of collective or individual spatial experiences can be recognized. This opens up a constructivist approach to spatial education at school, which also has transformative potential
A projection-based inverse kinematic model for extensible continuum robots and hyper-redundant robots with an elbow joint
No full textInverse kinematics is a core problem in robotics, involving the use of kinematic equations to calculate the joint configurations required to achieve a target pose. This study introduces a novel inverse kinematic model (IKM) for extensible (i.e., length-adjustable) continuum robots (CRs) and hyper-redundant robots (HRRs) featuring an elbow joint. This IKM numerically solves a set of equations representing geometric constraints (abbreviated as NSGC). NSGC can handle target poses Xt = [xt,yt,zt,ψt] in in 3D space, which are projected onto a 2D plane and solved numerically. NSGC is capable of real-time operation and accounts for elbow joint limits. Extensive simulations and empirical tests confirm the reliability, performance, and practical applicability of NSGC.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
Investigation of the influence of C7 and C8 aromatics on particle formation in the exhaust gas of gasoline engines with direct injection and development of a screening method for predicting particle formation
No full textWith the introduction of direct injection, particle emissions are the main focus of chemical and technical interest. The aim is to contribute to clarifying the influence of specific substance groups and individual components in gasoline on particle formation and, in particular, to identify the influence of C7 and C8 aromatics. The fuels are tested in stationary and dynamic tests on engine and chassis dynamometers. Particle number emissions are recorded using a condensation particle counter. In contrast to larger, more resonance-stabilized aromatics, toluene and xylene exhibited altered reaction behavior. Literature reviews and own considerations suggested that the benzy radical formed from C7 and C8 aromatics tends to form a five- or seven-membered ring under high pressure. Therefore it cannot contribute to PAH and soot formation. Soot reduction via five-ring formation is based on entropy-driven ring opening under high pressure. PAH precursors formed as a result do not significantly influence soot formation due to the short combustion time available. Theoretical considerations regarding the chemistry of the seven-membered ring formed from toluene show that the radical-carrying carbon atom of the tropyl radical would first have to undergo rehybridization from a sp2 to a sp3 hybridized carbon atom in order to be incorporated into the soot structure. Another focus of the work was the prediction of particle formation. For this purpose, particle formation prediction using the soot lamp and the modified Yield Sooting Index (YSI) as a screening method were compared in the laboratory. The prediction based on the YSI proved to be more accurate than that based on the soot lamp, while also requiring less time and material. However, the motor-based findings regarding the low contribution of C7- and C8-aromatic-rich fuels could not be reproduced either by experimental predictions using the soot point lamp or by calculating the YSI. This confirmed the thermodynamic dependence of the altered reaction behavior of low-boiling aromatics.Für Ottokraftstoffe steht chemisch-technisch mit der Einführung der Direkteinspritzung die Partikelemission im Vordergrund des Interesses. Ziel ist es, einen Beitrag dafür zu leisten, den Einfluss spezifischer Stoffgruppen und Einzelkomponenten in Ottokraftstoffen auf die Partikelbildung aufzuklären und insbesondere den Einfluss von C7 und C8 Aromaten zu identifizieren. Die Kraftstoffe werden in stationären und dynamischen Tests an Motoren- und Rollenprüfständen erprobt. Die gebildete Partikelanzahlemission wird mittels eines Kondensationspartikelzählers erfasst. Toluol und Xylol wiesen im Gegensatz zu größeren, stärker resonanzstabilisierten Aromaten ein verändertes Reaktionsverhalten auf. Literaturrecherchen und eigene Überlegungen legten den Schluss nahe, dass das aus C7- und C8-Aromaten gebildete Benzy-Radikal unter hohem Druck dazu neigt, einen Fünf- oder Siebenring zu bilden und dadurch nicht zur PAK- und Rußbildung beitragen können. Die Rußminderung über den Weg der Fünfringbildung beruht auf der entropiegetriebenen Ringöffnung unter hohem Druck, wobei die dadurch gebildeten PAK-Vorläufersubstanzen in der Kürze vorhandenen motorischen Verbrennungszeit den Rußaufbau nicht maßgeblich beeinflussen. Theoretische Überlegungen zur Chemie des aus Toluol gebildeten Siebenrings zeigen, dass das radikaltragende Kohlenstoffatom des Tropyl-Radikals zunächst einer Rehybridisierung von einem sp2- zu einem sp3-hybridisierten Kohlenstoffatom unterliegen müsste, um in die Rußstruktur eingegliedert werden zu können. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit befasste sich mit der Vorhersage der Partikelbildung. Dafür wurde die Vorhersage der Partikelbildung anhand der Rußpunktlampe und eines modifizierten Yield Sooting Index (YSI) als Screeningverfahren im Labor verglichen. Die Vorhersage anhand des YSI im Vergleich zur Rußpunktlampe erwies sich als präziser bei gleichzeitig geringerem Zeit- und Materialaufwand. Die motorisch gefundenen Ergebnisse des geringen Beitrags der C7- und C8-aromatenreichen Kraftstoffe konnten jedoch weder durch experimentelle Vorhersagen anhand der Rußpunktlampe noch durch die Berechnung des YSI abgebildet werden. Dies belegte die thermodynamische Abhängigkeit des veränderten Reaktionsverhaltens leichtsiedender Aromaten
Der Einfluss von Systemkonfiguration auf die Nachfrage: Agenten-basierte Simulation von Mobility-on-Demand-Systemen
No full textTo establish Mobility-on-Demand (MoD) and autonomous Mobility-on-Demand (AMoD) services as part of sustainable transport systems, a forward-looking configuration process is indispensable. Modern methods such as agent-based transport simulation are particularly well suited for this task, as they combine the representation of individual travel behavior with the physical interactions of the transport system.
This thesis demonstrates how such a simulation framework can be applied as a decision-support tool in the context of a real-world pilot project. For this purpose, a new open-source model for the county of Kelheim, Germany, is presented, which is calibrated for the first time with real-world AMoD booking data. The key results underscore the need to carefully balance service area and fleet size. In the specific project context, the findings indicate that expanding the fleet requires a corresponding enlargement of the service area to maintain efficiency. These insights directly informed the decision-making process in the project.
Apart from decision-support, this thesis contributes to the understanding of fundamental interactions between demand and supply in MoD systems. The findings suggest that configuration parameters determining the demand potential, such as service area or operating times, have a linear effect on realized demand. In contrast, parameters shaping service quality, such as fleet size or vehicle speed, are observed to have superlinear impacts on realized demand. This highlights the significant impact of service quality on the adoption of MoD, particularly in the early phases of deployment with limited fleet sizes.
Furthermore, it is found that typical demand-anticipatory rebalancing strategies result in uneven service quality across the area. It is shown that in contrast to these demand-anticipatory rebalancing strategies, maintaining an equal vehicle density or vehicle-to-population ratio can improve the spatial balance of service quality. The findings imply that leaving MoD systems solely to profit-oriented operators would risk concentrating services in dense city centers while neglecting suburban and rural areas, underlining the need for regulatory integration into public transport (PT).
Looking forward, future simulation research should address heterogeneity in user preferences, stronger intermodality with schedule-based PT services, and more advanced mode choice formulations. Beyond these aspects, it will also be important to investigate how the transition to true driverless operations (SAE Level 4) and the use of multifunctional vehicle concepts could shape the longer-term evolution of AMoD toward integrated Transport-as-a-Service models that combine passenger and freight transport.Um Mobility-on-Demand (MoD)- und autonomous Mobility-on-Demand (AMoD)-Dienste als Teil nachhaltiger Verkehrssysteme zu etablieren, ist ein vorausschauender Auslegungsprozess unverzichtbar. Moderne Methoden wie die agentenbasierte Verkehrssimulation eignen sich hierfür besonders gut, da sie die Abbildung individuellen Reiseverhaltens mit den physikalischen Wechselwirkungen im Verkehrsgeschehen verbinden.
Diese Dissertation zeigt, wie ein solches Simulationsframework als Werkzeug zur Entscheidungsunterstützung im Kontext eines realen Pilotprojekts angewendet werden kann. Zu diesem Zweck wird ein neues Open-Source-Verkehrsmodell für den Landkreis Kelheim vorgestellt, das erstmals mit realen AMoD-Buchungsdaten kalibriert wurde. Die zentralen Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit, Bediengebiet und Flottengröße sorgfältig auszubalancieren. Im spezifischen Projektkontext weisen die Befunde darauf hin, dass eine Vergrößerung der Flotte eine entsprechende Erweiterung des Bediengebiets erfordert, um Effizienz zu gewährleisten. Diese Erkenntnisse flossen direkt in den Entscheidungsprozess des Projekts ein.
Über die Entscheidungsunterstützung hinaus trägt diese Dissertation zum Verständnis der grundlegenden Wechselwirkungen zwischen Nachfrage und Angebot in MoD-Systemen bei. Die
Ergebnisse deuten darauf hin, dass Konfigurationsparameter, die das Nachfragepotenzial bestimmen – wie Bediengebiet oder Betriebszeiten – einen linearen Effekt auf die realisierte Nachfrage
haben. Im Gegensatz dazu weisen Parameter, die die Servicequalität prägen – wie Flottengröße oder Fahrzeuggeschwindigkeit – stärkere Effekte auf die realisierte Nachfrage auf. Dies verdeutlicht den erheblichen Einfluss der Servicequalität auf die Nutzung von MoD, insbesondere in frühen Phasen der Einführung mit begrenzten Flottengrößen.
Ferner wird gezeigt, dass typische nachfrageantizipierende Rebalancing-Strategien zu einer ungleichen Servicequalität im Bediengebiet führen. Im Gegensatz zu diesen Strategien kann durch die Aufrechterhaltung einer gleichen Fahrzeugdichte oder eines konstanten Verhältnisses von Fahrzeugen zur Bevölkerung die räumliche Balance der Servicequalität verbessert werden. Die Ergebnisse implizieren, dass eine ausschließliche Überlassung von MoD-Systemen an profitorientierte Betreiber das Risiko birgt, Angebote auf dichte Stadtzentren zu konzentrieren, während Vorort- und ländliche Gebiete vernachlässigt werden. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer regulatorischen Integration in den öffentlichen Nahverkehr.
Mit Blick in die Zukunft sollte sich die Forschung im Simulationsbereich verstärkt mit der Heterogenität von Nutzerpräferenzen, einer stärkeren Intermodalität mit fahrplanbasiertem öffentlichem Nahverkehr sowie weiterentwickelten Modellen der Verkehrsmittelwahl beschäftigen. Darüber hinaus wird es wichtig sein zu untersuchen, wie der Übergang zu echten fahrerlosen Operationen (SAE Level 4) und der Einsatz multifunktionaler Fahrzeugkonzepte die langfristige Entwicklung von AMoD hin zu integrierten Transport-as-a-Service-Modellen prägen könnte, die Personen- und Güterverkehr in gemeinsamen Flotten kombinieren.BVM, 45KI04D041, Implementierung eines wetterunabhängigen und hochautomatisierten Ridesharing-Dienstes unter Anwendung von KI im Landkreis Kelheim als Ergänzung zum regionalen ÖPNV und zur Ermöglichung von Mobilität für eine erweiterte Zielgruppe - KelRideBVM, 16AVF214, Potentiale Automatisierter Verkehrssysteme - PAV
A methodological intervention in socio-spatial research. The case of the Botanical Garden, Berlin*
No full textThis paper makes the case for a novel approach to mapping in the field of socio-spatial research. We argue for the necessity of a new research method engaging interdisciplinary knowledge from across the social sciences and spatial design disciplines to grasp the hybrid, processual and relational character of spaces under change. Here, transformation is understood through the conceptual framework of the “re-figuration of spaces” which provides the social-theoretical foundation for our methodological intervention. Through the paper we propose four dimensions of hybridity, which we illustrate and discuss through the example of an ongoing research project studying the contemporary re-figuration of spaces at Berlin’s Botanical Garden. These dimensions are: the need for interdisciplinarity – hybrid knowledge; grasping the multiplicity and simultaneity of spatial figures – hybrid space; incorporating multimodal and mixed-methods data, such as textual, visual and numerical – hybrid data; reflections on the positionality of the map makers in iterative research processes – modus operandi. We conclude by reflecting on the ramifications of hybrid mapping and situate it in a broader theoretical discourse.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 2025DFG, 290045248, SFB 1265: Re-Figuration von Räume
Processing, structure, and texture
No full textIn this study, press cakes (PCs)—the by-products from almond, coconut, flaxseed, pumpkin seed, rapeseed, and sunflower oil production—were used to create textured vegetable proteins (TVPs) that offer both nutritional and sustainability benefits. Several technological and textural properties were measured to evaluate the potential of the PCs for use as ingredients in meat alternatives.
After raw material characterization, 15 PC flours were mixed with pea protein isolate at three levels (25%, 45%, and 50–100% PC, depending on composition) and low-moisture extruded in a pilot-scale co-rotating twin-screw extruder (11% feed water content, 150°C barrel temperature, 10.18 kg/h throughput). Extrusion response parameters were recorded. The structure and texture of the resulting extrudates were analyzed by light microscopy, fracture test, and texture profile analysis. Finally, the PC-TVPs were compared to reference products and meat.
Oil and protein content are the most important factors influencing processing and TVP properties because they reduce shear forces and cross-linking. The decrease in protein network stability seen as PC content increases results in denser TVPs with smaller pores and thicker lamellae. These TVPs—especially those made with sunflower seed, flaxseed, and pumpkin seed PCs—are more chewy and less spongy than higher protein TVPs, making the texture more meat-like.
Press cakes possess the techno-functional properties to (partially) replace protein isolates or concentrates in TVP production, thereby improving the nutritional profile, texture, and sustainability of meat alternatives.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202
The formation of the virtual particle concept in the practice of theory (1923–1949)
No full textThis open access book examines the historical development of the concept of the virtual particle, from the first prominent appearance of virtual entities in quantum physics in the Bohr-Kramers-Slater (BKS) theory (1924) to the most common representation of virtual particles in Feynman diagrams (1949).
Through a pragmatically informed approach to concept formation, focusing on the different representations of virtual entities and their role in theoretical practice, this work unravels the (dis)connections between the concepts of “virtual oscillators” (early 1920s), “virtual transitions” (the late 1920s to mid-1940s), and, finally, “virtual particles” (mid-1930s to late 1940s). The shifts and continuities in the conceptual development must be understood within the broader transformation of the theoretical framework, from the so-called Old Quantum Theory to the emergence of quantum electrodynamics (QED) and quantum field theory of the 1930s, culminating in the reconfiguration of the practice of QED in the hands of Richard Feynman in the late 1940s. A key pragmatically informed feature uniting these concepts is their shared function: they extended the set of possible processes and rendered these possibilities effective.
This book will be of interest to historians and philosophers of physics and mathematics.TU Berlin, Open-Access-Mittel – 202