Hochschulbibliothekszentrum des Landes Nordrhein-Westfalen
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Blockchain in Healthcare
No full textThe underlying characteristics of blockchain can facilitate data provenance, data integrity, data security, and data management. It has the potential to transform the healthcare sector. Since the introduction of Bitcoin in the fintech industry, the blcockhain technology has been gaining a lot of traction and its purpose is not just limited to finance. This thesis highlights the inner workings of blockchain technology and its application areas with possible existing solutions. Blockchain could lay the path for a new revolution in conventional healthcare systems. We presented how individual sectors within the healthcare industry could use blockchain and what solution persists. Also, we have presented our own concept to improve the existing paper-based prescription management system which is based on Hyperledger framework. The results of this work suggest that healthcare can benefit from blockchain technology bringing in the new ways patients can be treated
Effects of Silver Nanoparticles on Bacterial Biofilms
Get PDFBecause silver nanoparticles (Ag NPs) are broadly applied in consumer products, their leaching will result in the continuous release of Ag NPs into the natural aquatic environment. Therefore, bacterial biofilms, as the prominent life form of microorganisms in the aquatic environment, are most likely confronted with Ag NPs as a pollutant stressor. Notwithstanding the significant ecological relevance of bacterial biofilms in aquatic systems, and though Ag NPs are expected to accumulate within these biofilms in the environment, the knowledge on the environmental and ecological impact of Ag NPs, is still lagging behind the industrial growth of nanotechnology. Consequently, aim of this thesis was to perform effect assessment of Ag NP exposure on bacterial biofilms with ambient Ag NPs concentrations and under environmentally relevant conditions. Therefore, a comprehensive set of methods was applied in this work to study if and how Ag NPs of two different sizes (30 and 70 nm) affect bacterial biofilms i.e. both monospecies biofilms and freshwater biofilms in environmentally relevant concentrations (600 - 2400 µg l-1). Within the first part of this work, a newly developed assay to test the mechanical stability of
monospecies biofilms of the freshwater model bacterium Aquabacterium citratiphilum was validated. In the first study, to investigate the impact of Ag NPs on the mechanical stability of bacterial biofilms, sublethal effects on the mechanical stability of the biofilms were observed with negative implications for biostabilization. Furthermore, as it is still challenging to monitor the ecotoxicity of Ag NPs in natural freshwater environments, a mesocosm study was performed in this work to provide the possibility for the detailed investigation of effects of Ag NPs on freshwater biofilms under realistic environmental conditions. By applying several approaches to analyze biofilms as a whole in response to Ag NP treatment, insights into the resilience of bacterial freshwater biofilms were obtained. However, as revealed by t-RFLP fingerprinting combined with phylogenetic studies based on the 16S gene, a shift in the bacterial community composition, where Ag NP-sensitive bacteria were replaced by more Ag NP-tolerant species with enhanced adaptability towards Ag NP stress was determined. This shift within the bacterial community may be associated with potential detrimental effects on the functioning of these biofilms with respect to nutrient loads, transformation and/or degradation of pollutants, and biostabilization. Overall, bringing together the key findings of this thesis, 4 general effect mechanisms of Ag NP treatment have been identified, which can be extrapolated to natural freshwater biofilms i.e. (i) the identification of Comamonadaceae as Ag NP-tolerant, (ii) a particular resilient behaviour of the biofilms, (iii) the two applied size fractions of Ag NPs exhibited similar effects independent of their sizes and their synthesis method, and (iv) bacterial biofilms show a high uptake capacity for Ag NPs, which indicates cumulative enrichment.Dadurch, dass Silber-Nanopartikel (Ag NPs) vielfältig in Konsumartikeln eingesetzt werden, führt deren Auswaschung zu einer kontinuierlichen Freisetzung von Ag NPs in natürliche Gewässer. Dadurch werden bakterielle Biofilme, welche die vorherrschende Lebensform von Mikroorganismen in der aquatischen Umwelt darstellen, sehr wahrscheinlich mit diesen in Form eines Umweltschadstoffes onfrontiert. Ungeachtet der bedeutsamen ökologischen Relevanz von bakteriellen Biofilmen in aquatischen Systemen und obwohl erwartet wird, dass Ag NPs in diesen Biofilmen in der Umwelt akkumulieren, liegt der Wissensstand hinsichtlich der umweltbedingten und ökologischen Auswirkung von Ag NPs hinter dem industriellen Wachstum der Nanotechnologie zurück. Demzufolge ist das Ziel dieser Dissertation, die Wirkungsbeziehung der Ag NP-Exposition gegenüber bakteriellen Biofilmen mit Ag NP-Immissionskonzentrationen und unter umwelt-relevanten Bedingungen zu erbringen. Infolgedessen wurden eine umfassende Reihe an Methoden angewendet, um zu untersuchen ob und inwiefern Ag NPs in zwei verschiedenen Größen (30 und 70 nm) und in umweltrelevanten Konzentrationen (600 - 2400 µg l-1) bakterielle Biofilme, d.h. monospecies- und Süßwasser-Biofilme, beeinträchtigen. Innerhalb des ersten Teils dieser Arbeit wurde ein neu entwickelter Assay validiert, um die mechanische Stabilität von monospecies Biofilmen des Bakteriums Aquabacterium citratiphilum zu untersuchen. In der ersten Studie, welche den Einfluss von Ag NPs auf die mechanische Stabilität von bakteriellen Biofilmen untersucht hat, wurden subletale Auswirkungen auf die mechanische Stabilität dieser Biofilme mit negativen Implikationen für die Biostabilisation festgestellt. Weiterhin wurde eine Mesokosmus-Studie konzipiert und durchgeführt, innerhalb der die Auswirkungen von Ag NPs auf Süßwasser-Biofilme eingehend unter realistischen Umweltbedingungen untersucht werden konnte, da es derzeit technisch noch sehr anspruchsvoll ist, die Ökotoxizität von Ag NPs in der Umwelt von Binnengewässern zu untersuchen. Innerhalb dieser Studie wurden verschiedene Methoden zur Untersuchung der Biofilmeigenschaften eingesetzt und damit Erkenntnisse über die Resilienz von bakteriellen Süßwasser-Biofilmen gewonnen. Demgegenüber konnte mittels t-RFLP fingerprinting und phylogenetischen Untersuchungen basierend auf der Sequenzanalyse des 16S-rRNA-Gens nachgewiesen werden, dass die Exposition der Biofilme mit Ag NPs zu einer Verschiebung innerhalb der Zusammensetzung der bakteriellen Biofilmgemeinschaft führt, in der Ag NP-sensitive Arten von Ag NP-toleranten Arten, die besser an Ag NP Stress adaptiert sind, verdrängt wurden. Diese Verschiebung innerhalb der bakteriellen Biofilmgemeinschaft könnte die Biofilm-Leistungen beeinträchtigen, die intakte Biofilme auszeichnen, wie etwa den Abbau erhöhten Nährstoffeintrags, die Umwandlung und/oder den Abbau von Schadstoffen sowie Biostabilisation. Durch das Zusammenführen der wichtigsten Erkenntnisse dieser Dissertation konnten 4 generelle Wirkmechanismen durch die Ag NP-Behandlung identifiziert werden, die auf natürliche Süßwassersysteme übertragbar sein könnten: (i) Comamonadaceae wurden als Ag NP-tolerant identifiziert, (ii) Biofilme zeigen ein partiell resilientes Verhalten, (iii) die beiden eingesetzten verschiedenen Ag NP-Größen führten zu vergleichbaren Ergebnissen unabhängig von deren Größe oder Synthesemethode, (iv) Bakterielle Biofilme verfügen über eine hohe Aufnahmekapazität für Ag NPs, die auf eine kumulative Anreicherung hinweist
GeKOS - Gemeinsam entdecken Kinder ihren Ort mit Studierenden, 4. Zwischenbericht
Get PDFDieses Dokument umfasst den dritten Zwischenbericht zum Projekt GeKOS – Gemeinsam entdecken Kinder ihren Ort mit Studierenden, der im Oktober 2019 an die Schöpflin-Stiftung übergeben wurde. Das Projekt GeKOS wird vom Ministerium für Wissenschaft, Weiterbildung und Kultur des Landes Rheinland-Pfalz im Rahmen der Programmbudgets Hochschulpakt III sowie von der Schöpflin-Stiftung mit Sitz in Lörrach von 2016 bis 2020 finanziell gefördert. Zudem gewährte das rheinland-pfälzische Ministerium für Integration, Familie, Kinder, Jugend und Frauen im Jahr 2015 eine Anschubfinanzierung
Technologiefrüherkennung im Umfeld der Railways Diagnostic and Monitoring Technologies
Get PDFDas Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Überblick über das Vorgehen, den Aufbau und die Methodenvielfalt im Bereich der Technologiefrüherkennung zu bieten, einen Einblick in das Umfeld der Railways Diagnostics and Monitoring Technologies (RDMT), deren Technologiemanagement und den branchenspezifischen Anforderungen an die Technologiefrüherkennung (insbesondere im Bereich von KMU) zu geben. Kombinierend daraus wird eine Handlungsempfehlung zur konkreten Nutzung der Forschungsergebnisse in Unternehmen dieser Größenordnung und Branche gegeben. Dazu wurden Literaturrecherchen im Bereich des Innovationsmanagements und des Railway Umfelds betrieben und ein Experte eines mittelständigen Technologieherstellers der RDMT-Branche interviewt. Die wichtigste Erkenntnis dabei ist, dass eine einzelne Methode den Anforderungen nicht gerecht wird, und eine Kombination von Methoden und Organisationsformen für eine effektive Technologiefrüherkennung notwendig ist.This thesis deals with the approach, the structure and the variety of methods in the field of technology forecasting. Furthermore insights into the environment of Railways Diagnostics and Monitoring Technologies (RDMT), their technology management and industryspecific requirements for technology forecasting (especially in the area SMEs) are given. Combining those a recommendation for practical use of research results in companies of this size and industry is developed. In order to initiate the previously mentioned research elements a literature research was operated in the field of innovation management and the railway environment. In addition, an interview with an expert of a medium-sized technology manufacturer of RDMT industry was performed. The most important finding was that a single method cannot fulfill the requirements on its own, thus a combination of methods and organizational forms is necessary to achieve an effective technology forecasting
Evaluation der Einsatz- und Forschungsgebiete von Predictive Maintenance anhand einer qualitativen Videoanalyse
Get PDFDie Instandhaltungsstrategie Predictive Maintenance, welche sich durch das Treffen von Vorhersagen zum Ausfallverhalten technischer Einheiten auf Basis von moderner Sensortechnik auszeichnet, nimmt vor dem Hintergrund einer Industrie 4.0 eine Schlüsselrolle in Smart Factories ein. In der vorliegenden Arbeit wird der gegenwärtige Forschungsstand zur Strategie evaluiert und ein Überblick der bisherigen Einsatzgebiete gegeben. Mithilfe einer qualitativen Videoanalyse wird die Realisierung in den involvierten Branchen und Unternehmensbereichen sowie die Art der überwachten Güter untersucht. Die analysierten Videoclips wurden von verschiedenen Unternehmen, welche unterschiedliche Blickwinkel auf Predictive Maintenance einnehmen, auf der Plattform YouTube beispielsweise zu Marketingzwecken hochgeladen. Anhand eines vorab festgelegten Kodierplans wurde im Rahmen der Videoanalyse die Kodierung des Videomaterials vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen eine überwiegende Anwendung im produzierenden Gewerbe, in dem Predictive Maintenance zur Überwachung von Anlagen und Maschinen, welche an den Produktionsprozessen beteiligt sind, eingesetzt wird. Zudem wird die Strategie in hohem Maße zur Überwachung von Verkehrsmitteln eingesetzt, welche der Güter- und Personenbeförderung auf verschiedenen Verkehrswegen dienen. Resultierend aus der Videoanalyse wird der gegenwärtig hohe Erklärungsbedarf zu Predictive Maintenance sichtbar. Durch die Betrachtung dieser Erklärungen lassen sich die Besonderheiten in Abgrenzung zu anderen Instandhaltungsstrategien erkennen.The maintenance strategy “predictive maintenance”, which is characterized by predicting the failure behavior of technical units based on modern sensor technology, plays a key role in smart factories against the background of an industry 4.0. This paper contains an evaluation of the current state of research on this strategy and gives an overview of the areas of application to date. With the aid of a qualitative video analysis, the implementation in the industries and company divisions involved and the type of goods monitored are examined. The analyzed video clips were uploaded to YouTube for example for marketing purposes by various companies with different perspectives on predictive maintenance. The video analysis was realized by applying a previously defined coding plan to the video material. The results show a predominant application in the manufacturing industry, in which predictive maintenance is used to monitor plants and machines. In addition, the strategy is also mainly applied to means of transport used for freight and passenger transport in various infrastructures. As a result of the video analysis, the currently high need for explanation of predictive maintenance becomes visible. By looking at these explanations, one also learns something about the special features that distinguish it from other maintenance strategies
„Krieg gegen Gott“ – Das Sündenverständnis Søren Kierkegaards anhand seiner Werke „Die Krankheit zum Tode“ und „Der Begriff Angst“
No full textDas Sündenverständnis Søren Kierkegaards anhand seiner Werke „Die Krankheit zum Tode“ und „Der Begriff Angst“
Multi-material simulation with the Material Point Method
No full textThe Material Point Method (MPM) has proven to be a very capable simulation method in computer graphics that is able to model materials that were previously very challenging to animate [1, 2]. Apart from simulating singular materials, the simulation of multiple materials that interact with each other introduces new challenges. This is the focus of this thesis. It will be shown that the self-collision capabilities of the MPM can naturally handle multiple materials interacting in the same scene on a collision basis, even if the materials use distinct constitutive models. This is then extended by porous interaction of materials as in[3], which also integrates easily with MPM.It will furthermore be shown that regular single-grid MPM can be viewed as a subset of this multi-grid approach, meaning that its behavior can also be achieved if multiple grids are used. The porous interaction is generalized to arbitrary materials and freely changeable material interaction terms, yielding a flexible, user-controllable framework that is independent of specific constitutive models. The framework is implemented on the GPU in a straightforward and simple way and takes advantage of the rasterization pipeline to resolve write-conflicts, resulting in a portable implementation with wide hardware support, unlike other approaches such as [4].Die Material Point Method (MPM) hat sich in der Computergrafik als äußerst fähige Simulationsmethode erwiesen, die in der Lage ist ansonsten schwierig zu animierende Materialien zu modellieren [1, 2]. Abgesehen von der Simulation einzelner Materialien stellt die Simulation mehrerer Materialien und ihrer Interaktion weitere Herausforderungen bereit. Dies ist Thema dieser Arbeit. Es wird gezeigt, dass die MPM durch die Fähigkeit Eigenkollisionen implizit handzuhaben ebenfalls in der Lage ist Kollisionen zwischen Objekten verschiedenster Materialien zu beschreiben, selbst, wenn verschiedene Materialmodelle eingesetzt werden. Dies wird dann um die Interaktion poröser Materialien wie in [3] erweitert, was ebenfalls gut mit der MPM integriert. Außerdem wird gezeigt das MPM auf Basis eines einzelnen Gitters als Untermenge dieses Mehrgitterverfahrens betrachtet werden kann, sodass man das gleiche Verhalten auch mit mehreren Gittern modellieren kann. Die poröse Interaktion wird auf beliebige Materialien erweitert, einschließlich eines frei formulierbaren Materialinteraktionsterms. Das Resultat ist ein flexibles, benutzersteuerbares Framework das unabhängig vom Materialmodell ist. Zusätzlich wird eine einfache GPU-Implementation der MPM vorgestellt, die die Rasterisierungspipeline benutzt um Schreibkonflikte aufzulösen. Anders als andere Implementationen wie [4] ist die vorgestellte Implementation kompatibel mit einer Breite an Hardware
Study on Data Placement Strategies in Distributed RDF Stores
Get PDFThe distributed setting of RDF stores in the cloud poses many challenges. One such challenge is how the data placement on the compute nodes can be optimized to improve the query performance. To address this challenge, several evaluations in the literature have investigated the effects of existing data placement strategies on the query performance. A common drawback in theses evaluations is that it is unclear whether the observed behaviors were caused by the data placement strategies (if different RDF stores were evaluated as a whole) or reflect the behavior in distributed RDF stores (if cloud processing frameworks like Hadoop MapReduce are used for the evaluation). To overcome these limitations, this thesis develops a novel benchmarking methodology for data placement strategies that uses a data-placement-strategy-independent distributed RDF store to analyze the effect of the data placement strategies on query performance.
With this evaluation methodology the frequently used data placement strategies have been evaluated. This evaluation challenged the commonly held belief that data placement strategies that emphasize local computation, such as minimal edge-cut cover, lead to faster query executions. The results indicate that queries with a high workload may be executed faster on hash-based data placement strategies than on, e.g., minimal edge-cut covers. The analysis of the additional measurements indicates that vertical parallelization (i.e., a well-distributed workload) may be more important than horizontal containment (i.e., minimal data transport) for efficient query processing.
Moreover, to find a data placement strategy with a high vertical parallelization, the thesis tests the hypothesis that collocating small connected triple sets on the same compute node while balancing the amount of triples stored on the different compute nodes leads to a high vertical parallelization. Specifically, the thesis proposes two such data placement strategies. The first strategy called overpartitioned minimal edge-cut cover was found in the literature and the second strategy is the newly developed molecule hash cover. The evaluation revealed a balanced query workload and a high horizontal containment, which lead to a high vertical parallelization. As a result these strategies showed a better query performance than the frequently used data placement strategies
Abstraction of Bio-Medical Surface Data for Enhanced Comprehension and Analysis
No full textBio-medical data comes in various shapes and with different representations.
Domain experts use such data for analysis or diagnosis,
during research or clinical applications. As the opportunities to obtain
or to simulate bio-medical data become more complex and productive,
the experts face the problem of data overflow. Providing a
reduced, uncluttered representation of data, that maintains the data’s
features of interest falls into the area of Data Abstraction. Via abstraction,
undesired features are filtered out to give space - concerning the
cognitive and visual load of the viewer - to more interesting features,
which are therefore accentuated. To address this challenge, the dissertation
at hand will investigate methods that deal with Data Abstraction
in the fields of liver vasculature, molecular and cardiac visualization.
Advanced visualization techniques will be applied for this purpose.
This usually requires some pre-processing of the data, which will also
be covered by this work. Data Abstraction itself can be implemented
in various ways. The morphology of a surface may be maintained,
while abstracting its visual cues. Alternatively, the morphology may
be changed to a more comprehensive and tangible representation.
Further, spatial or temporal dimensions of a complex data set may
be projected to a lower space in order to facilitate processing of the
data. This thesis will tackle these challenges and therefore provide an
overview of Data Abstraction in the bio-medical field, and associated
challenges, opportunities and solutions
Konzeption und Entwicklung einer AR-Ausmessungsapp
No full textIn dieser Arbeit wird die Konzeption, Implementierung und Evaluierung einer Augmented Reality-App beschrieben. Diese wurde mit dem Ziel entwickelt, Objekte im realen Raum mit virtuellen Hilfsmitteln auszumessen, sodass diese Anwendung einen Holzgliedermaßstab ersetzen kann. Hinzu kommt die praktische Speicherung der Messwerte. Angefertigt wurde die App mit der Unity Engine und programmiert in C#.
Schwerpunkte dieser Arbeit sind die Benutzerfreundlichkeit der App, sowie die Eignung von AR Foundation für das Ausmessungstool.
Die Anwendung wird auf die genannten Kriterien im Rahmen eines Nutzertests in einer abschließenden Evaluation bewertet.
Als Ergebnis ließ sich festhalten, dass sich die AR-App noch im Prototyp-Stadium befindet, aber im Allgemeinen schon als benutzerfreundlich gilt. Kleinere Änderungen sollen und müssen noch vorgenommen werden, um auch den Umgang mit dem AR-Tool zu vereinfachen