University of Siegen
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2016 research outputs found
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My Home is My Castle: Stärkung der Datenkompetenz von Verbraucher:innen im digitalen Zuhause - eine Fallstudie zu Sprachassistenten
No full textThe well-known phrase in the title of this thesis is based on the idea of one's own home as a place of security, self-determination, sovereignty, and retreat. The proliferation of IoT (Internet of Things) devices in private households and the interconnectivity of internet-enabled devices with one another and the external environment give rise to the supposition that the concept of the home may undergo a transformation. This is due to the fact that the data collected and processed by IoT devices also exerts an influence on the home. However, permanent recording often takes place in the background and unnoticed by the residents.
The work for this thesis therefore was an examination of the extent to which consumers are aware of and can deal with the data collected in their households and what practices and solutions can help them overcome the uncertainties that sometimes exist. Consequently, the focus for this thesis, in particular, was on voice assistants (VAs), as on the one hand they serve as a platform in the smart home to control other devices and thus have corresponding usage data and, on the other hand, they can intentionally as well as unintentionally collect user data through their microphones as invisible and potentially "always-listening" sensors.
Methodologically, the work was based on a living lab with which a design case study was conducted. Moreover, qualitative approaches were used with a mix of methods to examine consumers in terms of their data literacy and working practices, using VAs as an example. To increase their data literacy, human-centered design approaches were used to implement a tool that would increase their awareness of data, empower them in data work practices and ultimately increase their data literacy. The end result was a prototype that allows users to request, view, and explore their interactions with their VA in order to identify saved interactions and recognize their own behavioral patterns.
Finally, the work done for this thesis is an important contribution to the research areas of Usable Privacy, Information Visualization, and ultimately Consumer Informatics:
First, and with regard to Usable Privacy, current data access and work practices were investigated, to identify and address the barriers in data work for increasing data awareness and literacy based on identified user needs and challenges. The results showed that existing provider solutions such as apps or data access processes (in accordance with the GDPR) are complicated and only provide limited or insufficient information about the stored personal data. The derived user experience journey and the prototype to support data requests for user data (using the example of VA systems) can ultimately help companies to make it easier for their users to access data. Moreover, they can be used to provide initial approaches to making formats that are usually only machine-readable also human-readable.
Furthermore, in order to promote human readability and data awareness, Information Visualization approaches were used to prepare the raw data in an understandable way. This was done to reduce the uncertainties and knowledge gaps on the part of consumers. The example of VAs was used to show that consumers were often unaware of the multitude of everyday interactions, but also of misactivations. In addition, further visualizations showed how strongly the devices of the VAs and the system as a whole are interwoven in the "home" ecosystem and everyday consumer life.
Finally, the work done for this thesis contributed to the field of Consumer Informatics, as the increased data literacy resulting in particular from the aforementioned points enables consumers to regain more control and awareness over their homes and their (digital) consumption practices. Precisely because the demarcation of privacy and personal information (such as preferences, settings, and usage data) in the domestic context is made more difficult by data-collecting products and services, the approaches and solutions investigated and developed in this thesis provide promising support options for consumers. The results of the work, therefore, make an important contribution to redressing the imbalance of information and power between consumers and companies.Die bekannte Redewendung im Titel dieser Arbeit basiert auf der Idee des eigenen Zuhauses als Ort der Sicherheit, Selbstbestimmung, Souveränität und des Rückzugs. Die Verbreitung von IoT (Internet of Things)-Geräten in privaten Haushalten und die Vernetzung internetfähiger Geräte untereinander und mit der Außenwelt lassen vermuten, dass sich das Konzept des Zuhauses verändern könnte. Dies liegt daran, dass die von IoT-Geräten gesammelten und verarbeiteten Daten auch das Zuhause beeinflussen. Allerdings erfolgt die permanente Aufzeichnung oft im Hintergrund und unbemerkt von den Bewohnern.
Die Arbeit für diese Thesis war daher eine Untersuchung des Bewusstseins und des Umgangs der Verbraucher mit den in ihren Haushalten gesammelten Daten sowie der Praktiken und Lösungen, die ihnen helfen können, die manchmal bestehenden Unsicherheiten zu überwinden. Der Fokus dieser Arbeit lag insbesondere auf Sprachassistenten (VAs), da sie einerseits als Plattform im Smart Home zur Steuerung anderer Geräte dienen und somit entsprechende Nutzungsdaten haben, und andererseits durch ihre Mikrofone als unsichtbare und potenziell „immer lauschende“ Sensoren absichtlich sowie unabsichtlich Nutzerdaten sammeln können.
Methodisch basierte die Arbeit auf einem Living Lab, mit dem eine Design-Fallstudie durchgeführt wurde. Darüber hinaus wurden qualitative Ansätze mit einem Methodenmix verwendet, um die Verbraucher hinsichtlich ihrer Datenkompetenz und Arbeitspraktiken zu untersuchen, wobei VAs als Beispiel dienten. Um ihre Datenkompetenz zu erhöhen, wurden nutzerzentrierte Designansätze verwendet, um ein Tool zu implementieren, das ihr Bewusstsein für Daten erhöht, sie in Datenarbeitspraktiken stärkt und letztendlich ihre Datenkompetenz erhöht. Das Endergebnis war ein Prototyp, der es den Nutzern ermöglicht, ihre Interaktionen mit ihrem VA anzufordern, anzuzeigen und zu erkunden, um gespeicherte Interaktionen zu identifizieren und ihre eigenen Verhaltensmuster zu erkennen.
Abschließend leistet die Arbeit für diese Thesis einen wichtigen Beitrag zu den Forschungsbereichen Usable Privacy, Information Visualization und letztlich der Verbraucherinformatik:
Im Hinblick auf Usable Privacy wurden aktuelle Datenzugriffs- und Arbeitspraktiken untersucht, um die Barrieren in der Datenarbeit zu identifizieren und anzugehen, um das Datenbewusstsein und die Datenkompetenz basierend auf den identifizierten Nutzerbedürfnissen und Herausforderungen zu erhöhen. Die Ergebnisse zeigten, dass bestehende Anbieter-Lösungen wie Apps oder Datenzugriffsprozesse (gemäß der DSGVO) kompliziert sind und nur begrenzte oder unzureichende Informationen über die gespeicherten personenbezogenen Daten bieten. Die abgeleitete User Experience Journey und der Prototyp zur Unterstützung von Datenanforderungen für Nutzerdaten (am Beispiel von VA-Systemen) können Unternehmen letztendlich helfen, ihren Nutzern den Zugang zu Daten zu erleichtern. Darüber hinaus können sie verwendet werden, um erste Ansätze zu bieten, um Formate, die normalerweise nur maschinenlesbar sind, auch menschenlesbar zu machen.
Darüber hinaus wurden Informationsvisualisierungsansätze verwendet, um die Rohdaten auf verständliche Weise aufzubereiten, um die Unsicherheiten und Wissenslücken der Verbraucher zu verringern und das Datenbewusstsein zu fördern. Am Beispiel von VAs wurde gezeigt, dass Verbraucher sich oft der Vielzahl alltäglicher Interaktionen, aber auch von Fehlaktivierungen nicht bewusst waren. Weitere Visualisierungen zeigten, wie stark die Geräte der VAs und das System als Ganzes im „Heim“-Ökosystem und im Alltag der Verbraucher miteinander verflochten sind.
Abschließend leistete die Arbeit für diese Thesis einen Beitrag im Bereich der Verbraucherinformatik, da die erhöhte Datenkompetenz, die insbesondere aus den vorgenannten Punkten resultiert, den Verbrauchern ermöglicht, mehr Kontrolle und Bewusstsein über ihr Zuhause und ihre (digitalen) Konsumpraktiken zurückzugewinnen. Gerade weil die Abgrenzung von Privatsphäre und persönlichen Informationen (wie Vorlieben, Einstellungen und Nutzungsdaten) im häuslichen Kontext durch datensammelnde Produkte und Dienstleistungen erschwert wird, bieten die in dieser Thesis untersuchten und entwickelten Ansätze und Lösungen vielversprechende Unterstützungsmöglichkeiten für Verbraucher. Die Ergebnisse der Arbeit leisten daher einen wichtigen Beitrag zur Behebung des Informations- und Machtungleichgewichts zwischen Verbrauchern und Unternehmen
Menschliche Herz-Modelle für die formale Verifikation und Hardware-in-the-Loop Validierung von Herzschrittmachern
No full textPacemakers are an integral component of cardiovascular therapy. They are employed when a patient’s cardiac rhythm is insufficient to meet the individual demands. Given the considerable patient-specific variability over a day and throughout the lifespan, this long-term implant has to adapt to the individual patient’s changing needs and regulate the appropriate heart rate. In order to avoid potential risks to the patient, several factors have to be considered when pacing the heart. Stimulation at an inappropriate temporal phase can result in potential life-threatening adverse effects. Similarly, uncoordinated contraction among the heart chambers can lead to complications such as exercise intolerance, significantly impacting the patient’s quality of life. The growing complexity of pacemakers is driven by the need to accommodate the unique needs of patients. This has led to an increased reliance on pacemakers to perform their functions with greater autonomy, necessitating comprehensive testing to ensure their reliability in diverse scenarios. The complexity of this process is further compounded by the multitude of factors that affect the pacemaker. Consequently, it is essential to develop a comprehensive testing and verification environment that can reflect the diverse range of influencing factors and borderline cases the pacemaker may encounter over its lifetime.
In this thesis, a heart model is presented that is capable of mirroring the Electrical Conduction System of the Heart (ECSH), the chambers and the valves of the heart. The model is capable of including the status of the chambers and valves as a function of the stimulation interval and the Action Potential Duration (APD). This enables the investigation of diverse scenarios, including pacing in the vulnerable phase, the coordination of the chambers, the number of contractions for various diseases concerning the ECSH and the heart chambers.
The model is demonstrated to be capable of modeling 14 diseases concerning the ECSH, the generation of pulses within the heart and the heart chambers, such as various atrioventricular blockages, bradycardia, premature contractions, flutter, and variances in the QT interval due to the menstrual cycle. The objective is to demonstrate the value of formal verification and Hardware-in-the-Loop (HIL) techniques for the development and improvement of increasingly complex medical devices in the future.
The proposed heart model is transformed into a formal verification model and a HIL model.
The latter is then evaluated in interaction with a real pacemaker. A formal verification model of a pacemaker is constructed to assess the interaction between the formal verification model of the heart and a pacemaker. A particular challenge is to incorporate the various impact factors while keeping the model executable, especially since it is essential that the heart model interacts with the pacemaker in real time for HIL testing.
The HIL tests indicate the potential for life-threatening conditions concerning the number of contractions per minute, pacing during the vulnerable phase, and the coordination of the chambers of the heart. The results also show the impact on the patient’s safety of different diseases, of the chamber monitored by the pacemaker, of the frequency of sinoatrial node (SA node) self-stimulation and of the replacement rhythms. Our pacemaker model for formal verification shows promising results for the double chamber pacemaker. The single chamber model, however, is not yet suitable for all diseases. To the best of our knowledge, the pacing during the vulnerable phase and the chamber coordination have not been evaluated before.Herzschrittmacher sind ein integraler Bestandteil der kardiovaskulären Therapie. Sie werden eingesetzt, wenn der Herzrhythmus des Patienten nicht ausreicht, um die individuellen Anforderungen zu erfüllen. Die Anforderungen an den Schrittmacher sind dabei patientenspezifisch und variieren über den Tag und die Lebensdauer des Systems hinweg. Dementsprechend, muss sich dieses Langzeitimplantat an die wechselnden Bedürfnisse des einzelnen Patienten anpassen, um die Herzfrequenz entsprechend zu regulieren. Bei der Stimulation des Herzens müssen mehrere Faktoren beachtet werden, um Risiken für den Patienten zu vermeiden. Stimulationen in die vulnerable Phase des Herzens können lebensbedrohliche Auswirkungen für den Patienten haben. Ebenso können unkoordinierte Kontraktionen der Herzkammern zu Komplikationen wie Belastungsintoleranz führen, welche die Lebensqualität des Patienten erheblich einschränken.
Die Notwendigkeit Herzschrittmacher besser an die individuellen Bedürfnisse der Patienten anzupassen hat zu einer zunehmenden Komplexität und Autonomie der Systeme geführt. Umfassende Prüfungen sind notwendig, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit dieser Systeme in verschiedenen Szenarien zu gewährleisten. Die Komplexität der Prüfungen wird durch die Vielzahl der Faktoren, die einen Herzschrittmacher beeinflussen können, erhöht. Folglich ist es unerlässlich, eine umfassende Test- und Verifizierungsumgebung zu entwickeln, die das breite Spektrum der Einflussfaktoren und Grenzfälle widerspiegelt, denen ein Herzschrittmacher während seiner Lebensdauer ausgesetzt sein kann.
In dieser Arbeit wird ein Herzmodell vorgestellt, das das elektrische Reizleitungssystem des Herzens (ECSH), die Herzkammern und die Herzklappen einbezieht. Das Modell berücksichtigt den Zustand der Kammern und Klappen als Funktion des Stimulationsintervalls und der Aktionspotentialdauer (APD). Dies ermöglicht die Evaluation verschiedener Faktoren, einschließlich von Stimulationen in die vulnerable Phase, der Kammerkoordination sowie der Anzahl der Kontraktionen der Herzkammern, unter Einfluss von verschiedenen Krankheiten.
Das Modell ist nachweislich in der Lage, 14 Krankheiten zu modellieren, die das ECSH, die Impulserzeugung im Herzen und die Herzkammern betreffen, unter anderem Blockaden, Bradykardien, extra Systolen, Flattern und zyklusbedingte Veränderungen des QT-Intervalls. Ziel ist es, den Wert der formalen Verifikation und der Hardware-in-the-Loop (HIL) für die Entwicklung und Verbesserung immer komplexerer medizinischer Geräte zu demonstrieren. Das vorgestellte Herzmodell wird in ein formales Verifikationsmodell und ein HIL-Modell überführt. Mit letzterem wird die Interaktion mit einem echten Herzschrittmacher ausgewertet.
Zur Auswertung der Interaktion zwischen dem formalen Verifikationsmodell des Herzens und einem Herzschrittmacher wird ein formales Verifikationsmodell eines Herzschrittmachers erstellt. Eine besondere Herausforderung besteht darin, die verschiedenen Einflussfaktoren zu berücksichtigen und gleichzeitig das Modell ausführbar zu halten, insbesondere, da es für HIL unerlässlich ist, dass das Herzmodell in Echtzeit mit dem Herzschrittmacher interagiert.
Die HIL-Tests zeigen das Potenzial für lebensbedrohliche Zustände in der Interaktion zwischen dem Herzmodell und dem Herzschrittmacher, in Bezug auf die Anzahl der Kontraktionen pro Minute, die Stimulation während der vulnerablen Phase und die Koordination der Herzkammern. Die Ergebnisse zeigen insbesondere die Auswirkungen durch die Ausgangsbedingungen während der Interaktion, wie den Einfluss von verschiedenen Krankheiten, der vom Schrittmacher überwachten Kammer, der Häufigkeit der Selbststimulation des sinoatrialen Knotens und der Ersatzrhythmen auf die Sicherheit des Patienten. Unser Schrittmachermodell für die formale Verifikation zeigt vielversprechende Ergebnisse für den Zweikammer-Schrittmacher. Das Modell des Einkammer-Schrittmachers ist jedoch nicht für alle Krankheiten geeignet. Soweit wir wissen, sind Stimulation während der vulnerablen Phase und die Kammerkoordination zuvor noch nicht durch Modelle untersucht worden
Investigation and optimization of sewage sludge combustion in stationary fluidized bed systems
No full textDie Regelung des Verbrennungsprozesses von Klärschlammfeuerungsanlagen ist bisher aufgrund der Komplexität des Brennstoffes sehr wenig untersucht worden. Die bisherigen Erfahrungen und Untersuchungen haben gezeigt, dass in der Praxis die meisten thermischen Abfallbehandlungsanlagen immer noch nahezu ausschließlich mit den konventionellen PI- und PID-Regelungen ausgestattet sind. Aufgrund der Inhomogenität und der kurzfristigen Heizwertschwankungen der eingesetzten Brennstoffe können die geforderten Regelungsergebnisse des Verbrennungsprozesses mit den konventionellen Regelungen nicht erreicht werden.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Realisierung eines stabilen automatischen Betriebs der Klärschlammfeuerung in der stationärenWirbelschichtverbrennungsanlage untersucht. Dadurch wird ein wichtiger Beitrag zu einer besseren Feuerungsregelung geleistet. Eine gleichmäßige und stabile Fluidisierung des Bettmaterials ist entscheidend für eine homogene Temperaturverteilung und eine effiziente Verbrennung. Um dies zu erreichen und somit eine optimale Betriebsbedingung der Feuerung zu realisieren, wurden im ersten Teil dieser Arbeit zwei komplexe dreidimensionale numerische Modelle der stationären Wirbelschichtfeuerungsanlagen mit dem kommerziellen CFD-Softwarepaket Fluent 14.5 entwickelt. Begleitend zu den numerischen Untersuchungen wurden ebenfalls experimentelle Untersuchungen an der stationären Wirbelschichtfeuerungsanlage durchgeführt. Die aus den numerischen Strömungssimulationen gewonnenen Ergebnisse der minimalen Fluidisierungsgeschwindigkeit und den damit eingehenden Druckabfall wurden mit den experimentellen Messungen verglichen und validiert.
Der zweite Teil dieser Arbeit befasst sich mit der mathematischen Modellbildung und dem Reglerentwurf der Klärschlammverbrennungsanlage Salierweg. Die Implementierung wurde in Matlab (Version 2014b) vorgenommen. Zu Beginn wurde ein theoretisches Mehrgrößenmodell der Wirbelschichtfeuerungsanlage aus den gemessenen Ein- und Ausgangsdaten entwickelt. Nach der Modellbildung wurde die Genauigkeit der Regelstrecken anhand einer Validierung mit den Prozessdaten überprüft. Anschließend wurden auf Basis der entwickelten Mehrgrößenregelstrecken die Regelungskonzepte für den Feuerungsprozess entworfen und getestet.
Für die Optimierung der Regelgüte wurden ebenfalls die Entkopplungen der beeinflussenden Regelgrößen voneinander berücksichtigt. Um alle möglichen Betriebszustände der Anlage zu definieren und die geforderten Rahmenbedingungen für die verschiedenen Prozessgrößen einzuhalten, wurden die Regelergebnisse mit einem dezentralen PI-Regler und einem adaptiven Fuzzy-PI-Regler mit Hilfe von Matlab-Simulationen untersucht und verglichen.
Wesentliches Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer Klärschlammverbrennungsregelung, die sich kontinuierlich an sich ändernde Brennstoffeigenschaften anpasst, so dass die Anlagenstabilität und die optimale Verbrennung auch bei wechselnden Betriebsbedingungen gewährleistet ist.The control of the combustion process of sewage sludge incineration plants has been very little investigated, because of the complexity of the sewage sludge material. Previous experiences and researches have shown that in the praxis most of the thermal waste treatment plants are still almost exclusively equipped with PI and PID controllers. Due to the inhomogeneity and the short-term fluctuations in the calorific value of the incinerated fuels, the required control performance cannot be achieved by using conventional control methods. Within the framework of this Work, the realization of an automatic stable operation of sewage sludge combustion in the stationary fluidized bed incinerator was investigated. Thus can make an important contribution to achieve better combustion control. A uniform and stable fluidization of the bed material are crucial for a homogeneous temperature distribution and an efficient combustion. In order to achieve this and thus to realize an optimal plant operating condition, two complex three-dimensional numerical models of the fluidized bed combustors were developed in the first part of this dissertation by using the commercial CFD software package Fluent 14.5. In addition to the numerical investigations, comparative experimental investigations were also carried out on the bubbling fluidized bed combustor. The results of the minimum fluidization velocity and the resulting pressure drop obtained from the numerical flow simulations were compared and validated with the experimental measurements.
The second part of this thesis deals with the mathematical modelling and controller design for the stationary fluidized bed incinerator Salierweg Bonn. The implementation was done in Matlab (version 2014b). At the beginning, an experimental multivariable system of the bubbling fluidized bed incinerator was developed from measured input and output variables of the unit. After developing the multivariable mathematical model, the accuracy of the control systems was checked and validated by using collected operational data. After the validation, the combustion control methods were designed and tested based on these developed multivariable control systems. To optimize the control quality, the decoupling controllers, which eliminate the interaction between the controlled variables, were also considered. In order to define all possible operating states of the bubbling fluidized bed incinerator and to meet all required conditions for various process variables, the control results of the decentralized PI and an adaptive fuzzy PI controller were evaluated and compared using Matlab simulations.
The main objective of the present work is the development of continuous and adaptive combustion control to the constantly changing properties of the sewage sludge fuel in order to optimize the combustion process, so that the system stability and optimum combustion for all changing operating conditions is assured
Career service papers - csp 21/2024
Full text linkThemen dieser Ausgabe sind Veränderungen bei der Nachfrage nach Beschäftigung und Kompetenzen durch den Strukturwandel des Arbeitsmarktes, die berufliche Relevanz und der gesellschaftliche Wert des Studiums, Kompetenzen die auf dem Arbeitsmarkt erfolgreich machen, Konzepte und Veränderungen für die Gestaltung der Zukunft von Musikhochschulen und Strategien für das Finden eines individuell passenden Arbeitsplatzes trotz undurchsichtiger Auswahlverfahren.
Artikelübersicht:
Jana Fingerhut, Larissa Klemme, Luisa Kunze, Eric Thode: Wie der Strukturwandel die Nachfrage nach Beschäftigten und Kompetenzen am Arbeitsmarkt verändert
Jonas Breetzke, Prof. Dr. Carla Bohndick: Ist mein Studium relevant? Wie Studierende den beruflichen und gesellschaftlichen Wert ihres Studiums wahrnehmen und wie Hochschulen ihn steigern können.
Dr. Emilia Kmiotek-Meier, Lena Hoffmann, Dr. Carlo Klauth: Welche Kompetenzen brauchen Akademiker*innen, um auf dem Arbeitsmarkt erfolgreich zu sein?
Carmen M. Thiel: „Wir brauchen Visionen, neue Konzepte und Veränderungen, um die Zukunft der Musikhochschulen positiv gestalten zu können.“
Prof. Dr. Uwe P. Kanning: Wie finde ich einen Arbeitsplatz, der zu mir passt? Professionelles Auftreten in unprofessionellen Auswahlverfahren
Absorption und Abschwächung akustischer Wellen durch poröse Metamaterialstrukturen
No full textEfficient noise control is an important and crucial issue in a wide range of engineering applications. Porous materials with dispersed micro-pores are commonly used due to their high capacity to absorb acoustic wave energy and mitigate undesirable noises. This thesis aims to improve the low-frequency sound absorption performance in a broad frequency range. For this purpose, two porous metamaterial (PM) structures are proposed, namely, the slit-perforated multi-layered porous metamaterial (SMPM) structure and the novel multiscale porous metamaterial (MPM) structure. The SMPM structure consists of periodic porous matrix layers and second-type porous layers with periodically distributed slits, while the novel MPM structure consists of a porous matrix with periodically distributed meso-pores, in which a second porous layer is introduced as an interlayer between the matrix and the meso-pores. Theoretical models based on the homogenization schemes and semi-phenomenological approaches to describe the macroscopic dynamic properties of the porous materials are adopted, while numerical methods based on the transfer matrix method (TMM) and the finite element method (FEM) are applied to compute the acoustic wave absorption and mitigation characteristics of the proposed PM structures in both room-temperature and high-temperature environments. In particular, the band structures or dispersion curves especially the frequency bandgaps, and the acoustic wave absorption coefficients are analyzed and discussed in details.
The research findings and the knowledge gained in this thesis may provide a deep insight into the acoustic wave absorption and mitigation characteristics and the corresponding physical mechanisms in porous metamaterial structures, which are highly valuable for the design, optimization, realization and application of novel porous metamaterial structuresEffiziente Lärmdämmung ist eine wichtige und entscheidende Angelegenheit in einer Vielzahl von Ingenieuranwendungen. Poröse Materialien mit verteilten Mikroporen werden aufgrund ihrer hohen Kapazität zur Absorption von Schallwellenenergie und zur Minderung unerwünschter Geräusche häufig eingesetzt. Diese Dissertation zielt darauf ab, die Schallabsorptionsleistung bei niedrigen Frequenzen in einem breiten Frequenzbereich zu verbessern. Zu diesem Zweck werden zwei poröse Metamaterialstrukturen (PM-Strukturen) vorgeschlagen, nämlich die geschlitzt-perforierte mehrschichtige poröse Metamaterialstruktur (SMPM-Struktur) und die neuartige mehrskalige poröse Metamaterialstruktur (MPM-Struktur). Die SMPM-Struktur besteht aus periodischen porösen Matrixschichten und porösen Schichten des zweiten Typs mit periodisch verteilten Schlitzen, während die neuartige MPM-Struktur aus einer porösen Matrix mit periodisch verteilten Mesoporen besteht, in die eine zweite poröse Schicht als Zwischenschicht zwischen der Matrix und den Mesoporen eingeführt wird. Theoretische Modelle, die auf den Homogenisierungsschemata und semi-phenomenologischen Ansätzen zur Beschreibung der makroskopischen dynamischen Eigenschaften der porösen Materialien basieren, werden verwendet, während numerische Methoden auf Basis der Transfer-Matrix-Methode (TMM) und der Finite-Elemente-Methode (FEM) angewendet werden, um die akustischen Wellenabsorptions- und Dämpfungseigenschaften der vorgeschlagenen PM-Strukturen sowohl bei Raumtemperatur als auch bei Hochtemperaturumgebungen zu berechnen. Insbesondere werden die Bandstrukturen oder Dispersionskurven, insbesondere die Frequenzbandlücken, sowie die Absorptionskoeffizienten für akustische Wellen im Detail analysiert und diskutiert.
Die Forschungsergebnisse und das in dieser Dissertation gewonnene Wissen können einen tiefen Einblick in die akustischen Wellenabsorptions- und Dämpfungseigenschaften sowie die entsprechenden physikalischen Mechanismen in porösen Metamaterialstrukturen bieten, was äußerst wertvoll für die Gestaltung, Optimierung, Realisierung und Anwendung neuartiger poröser Metamaterialstrukturen ist
Patient-generated data as intervention into doctor-patient relationships?
No full textHealth data generated by apps and devices are becoming increasingly popular and are expected to affect various aspects of doctor-patient relationships. No longer confined to medically authorised and certified health technologies, a range of biomedical data – from heart rate to blood pressure or oxygen saturation – are captured and processed by consumer health devices. In this article, we compare the practices of physicians and chronically ill patients of integrating, resisting, or neglecting data from popular consumer devices in clinical situations and consider how the data may challenge or reify a doctor’s medical authority. Our study is based on semi-structured interviews with doctors and chronically ill patients in Germany between 2021 and 2023. By contrasting cases from general practice, diabetology, sleep disorder, cardiology, and obesity, we explore when, how, and for what reasons different medical specialists and patients with different chronic illnesses consider patient-generated data (PGD) from consumer devices in clinical situations. While some resist PGD that seem to compete with their diagnostic activities, others incorporate the data more readily into their diagnostic practices. This suggests nuanced strategies for navigating the demarcation between expert and lay knowledge, whereby consumer data can either be ascribed health-relevant meaning or not.Von Apps und sog. Devices erzeugte Gesundheitsdaten erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und scheinen verschiedene Aspekte der Ärzt:in-Patient:in-Beziehung zu beeinflussen. Nicht mehr auf medizinisch zugelassene und zertifizierte Gesundheitstechnologien beschränkt, werden eine Reihe biomedizinischer Daten – von der Herzfrequenz über den Blutdruck bis hin zur Sauerstoffsättigung – von Gesundheitsgeräten für Verbraucher:innen erfasst und verarbeitet. In diesem Paper vergleichen wir die Praktiken von Ärzt:innen und chronisch kranken Patient:innen im Hinblick auf die Integration, Abwehr oder Vernachlässigung von Daten populärer Verbraucher:innengeräte in klinischen Situationen und untersuchen, wie die Daten die medizinische Autorität des Arztes bzw. der Ärztin in Frage stellen oder aber auch bekräftigen können. Unsere Studie basiert auf teilstrukturierten Interviews mit Ärzt:innen und chronisch kranken Patient:innen in Deutschland zwischen 2021 und 2023. Indem wir Fälle aus der Allgemeinmedizin, Diabetologie, Schlafmedizin, Kardiologie und Adipositastherapie kontrastieren, untersuchen wir, wann, wie und aus welchen Gründen verschiedene Fachärzt:innen und Patient:innen mit unterschiedlichen chronischen Erkrankungen patient:innengenerierte Daten (PGD) von Verbraucher:innengeräten in klinischen Situationen berücksichtigen. Während einige Ärzt:innen sich gegen PGD wehren, da diese mit ihren diagnostischen Tätigkeiten zu konkurrieren scheinen, integrieren andere die Daten bereitwilliger in ihre diagnostischen Verfahren. Dies deutet auf nuancierte Strategien hin, um die Grenze zwischen Expert:innen- und Lai:innenwissen zu überwinden, wobei Verbraucher:innendaten entweder eine gesundheitsrelevante Bedeutung zugeschrieben wird oder eben nicht
Ermessensspielräume im Rahmen von CSR, ESG und Nachhaltigkeit - Eine kritische Analyse des Einflusses von Führungskräften auf die Gestaltung des CSR-Profils von Unternehmen
No full textCorporate social responsibility (CSR) has evolved into a widespread business practice in recent decades and continues to grow in importance due to pressing environmental and social challenges and related stakeholder demands. In practice, however, the extent of actual CSR engagement and reporting varies considerably between companies – even between those with similar characteristics. These differences mainly arise due to the voluntary nature of the construct and the largely unregulated environment of CSR reporting, which leaves a wide margin of discretion to companies’ executives who are responsible for strategic decision-making and setting the direction of the firm. Given that it is particularly executives’ personal characteristics and motivations, stakeholder expectations and governance mechanisms that influence their decision-making, this dissertation comprises four research papers that each focus on different aspects of these influences to explore how executives use the discretionary powers associated with CSR to shape their firms’ CSR profiles.
In particular, the first paper provides a systematic literature review on the current state of research regarding the impact of CEO-related determinants on firms’ CSR performance. The second paper builds on the findings and examines the impact of CEOs’ reputational ambitions – a previously underexplored driver – as a moderator of the firm size – CSR link. The third paper investigates managements’ discretion exercise in terms of CSR reporting, by analysing the transparency and reporting practices of CSR controversies. Finally, the fourth paper analyses the effectiveness of CSR-linked executive compensation – a governance mechanism widely used to align executives’ CSR decision-making with stakeholder expectations – by exploring its impact on CSR-washing activities.
In summary, the results indicate that executives largely exercise their discretion in ways that prioritise corporate image and personal reputation over genuine CSR commitment and transparency, revealing significant shortcomings in the efficacy of current CSR practices and providing important implications for more thorough and precise governance, regulation and accountability mechanisms.Corporate Social Responsibility (CSR) hat sich über die letzten Jahrzehnte zu einer weit verbreiteten Geschäftspraxis entwickelt und gewinnt angesichts der drängenden ökologischen und sozialen Herausforderungen und dem damit verbundenen Druck der Stakeholder immer mehr an Bedeutung. In der Praxis variiert das Ausmaß des tatsächlichen CSR-Engagements und der entsprechenden Berichterstattung jedoch erheblich zwischen den Unternehmen, selbst zwischen solchen mit vergleichbaren Merkmalen. Diese Variabilität lässt sich vor allem auf die Freiwilligkeit des Konstrukts sowie das weitgehend unregulierte Umfeld der CSR-Berichterstattung zurückführen, welche den verantwortlichen Führungskräften erhebliche Handlungs- und Ermessensspielräume bieten. Da insbesondere persönliche Eigenschaften und Motivationen, die Erwartungen der Stakeholder und installierte Governance-Mechanismen einen maßgeblichen Einfluss auf die strategische Entscheidungsfindung von Führungskräften haben, umfasst diese Dissertation vier Studien, die sich jeweils auf unterschiedliche Aspekte dieser Einflüsse konzentrieren, um zu untersuchen, wie Führungskräfte ihre Ermessensspielräume im Rahmen von CSR nutzen, um das CSR-Profil ihrer Unternehmen zu gestalten.
Die erste Studie präsentiert hierbei einen systematischen Literaturüberblick, der den aktuellen Forschungsstand zu den Auswirkungen von CEO-bezogenen Determinanten auf die CSR-Leistung von Unternehmen beleuchtet. Der zweite Beitrag erweitert diese Erkenntnisse, indem er die Rolle von Reputationsbestrebungen der CEOs - ein bislang wenig untersuchtes Element - als moderierenden Faktor in der Beziehung zwischen Unternehmensgröße und CSR-Leistung analysiert. Im Rahmen der dritten Studie wird sich auf den Ermessensspielraum der Unternehmensführung in der CSR-Berichterstattung konzentriert und die Transparenz und Berichterstattungspraxis über CSR-Kontroversen erforscht. Der vierte Beitrag untersucht schließlich die Effektivität von CSR-basierten Vergütungselementen - ein Governance-Mechanismus, der oft implementiert wird, um die CSR-Entscheidungen von Führungskräften an die Erwartungen der Stakeholder anzupassen – indem er deren Einfluss auf CSR-Washing Aktivitäten analysiert.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass Führungskräfte ihre Ermessensspielräume im CSR Bereich in hohem Maße dazu nutzen, dem Image des Unternehmens und ihrer persönlichen Reputation Vorrang vor echtem CSR-Engagement und dessen Transparenz einzuräumen. Dies zeigt deutliche Schwächen in der Effektivität der aktuellen CSR-Praktiken auf und liefert wichtige Implikationen für umfassendere und präzisere Governance-, Regulierungs- und Rechenschaftsmechanismen
Pietro Pomponazzi and the Renaissance theory of the elements
No full textIn medieval and early modern natural philosophy, very few issues were as controversial as the nature of the elements. From the thirteenth up until the sixteenth century, European thinkers discussed this problem with growing interest. Defining the nature of the elements was key to deciphering the very structure of the universe and the essence of things. Along with five primary texts, here edited for the first time, this book discusses one of the most original contributions to this debate, that of Renaissance philosopher Pietro Pomponazzi (d. 1525). Pomponazzi’s account, developed in university lectures, holds significance for two reasons. First, it provides a thorough description of the most influential doctrines on the elements presented by medieval scholars, opening a window onto three hundred years of prior discussions on the topic. Second, Pomponazzi also develops his own views on the issue, explicitly defining them as ‘heretical’ to emphasise his departure from all opinions expressed before him
Adaptive zeitgesteuerte Network-on-Chip-basierte Multi-Core-Architektur: Verbesserung von Sicherheit und Energieeffizienz
No full textReal-time computing systems are designed to meet strict timing constraints and respond to events or inputs within specified deadlines. These systems are commonly used in safety-critical applications such as spacecraft, medical devices, industrial control, and automotive systems. Engineers rely on various scheduling techniques to ensure that timing constraints are met. One such technique is static resource allocation in time-triggered systems. Static resource allocation offers valuable advantages in terms of system dependability by minimizing message congestion and contention, enabling efficient resource usage in network-on-chip (NoC) architectures. This is achieved through the pre-allocation of resources and scheduling of tasks, resulting in improved system throughput and reduced jitter. The time-triggered concept in NoC architectures provides precise knowledge about the permitted points in time for message exchanges between cores, serving as a fundamental building block for fault containment, real-time support, and enhanced system performance.
While static resource allocation excels in minimizing congestion and contention and contributes to system dependability, it may pose challenges in accommodating dynamic workloads and evolving requirements. Additionally, it can limit the achievement of fault tolerance, a crucial aspect of ensuring safety in safety-critical systems. To address these limitations, this thesis focuses on developing fault tolerance and energy-saving techniques tailored explicitly for NoC-based multi-core architectures to enhance their safety and energy efficiency.
The main goal is to incorporate fault tolerance mechanisms, such as adaptation and redundancy, into time-triggered systems without compromising the benefits of static resource allocation. The adaptation technique within the NoC is designed to support multiple schedules, allowing the NoC to switch schedules during run-time in response to context events, such as permanent faults in NoC resources (e.g., routers, links, network interfaces, and cores). By dynamically reconfiguring the schedule upon the occurrence of a permanent fault, the faulty component is effectively isolated, and tasks or messages are redistributed to other available resources. This ensures the system’s operational continuity despite faults that could lead to message corruption, delays, or losses within NoC resources. This adaptation technique improves the system’s safety by providing flexibility in resource allocation without sacrificing the benefits of static resource allocation.
Furthermore, this thesis incorporates seamless redundancy techniques to enhance the system’s safety, especially in scenarios involving transient and permanent faults. This technique selectively applies message replication and fusion to safety-critical messages at the network interface, minimizing overhead in non-critical parts of the system. It safeguards critical data from potential failures caused by message corruption, delays, and losses in routers or links during message exchanges.
The thesis also focuses on improving energy efficiency in multi-core chips by providing low-power services. By incorporating time-triggered communication into NoC-based multi-core architectures, deterministic communication is achieved by scheduling the message’s injection time and specifying the frequency to be used by each router at different points in time. This predetermined frequency in the schedule allows routers to adjust their frequencies accordingly during their active time and to clock gate the idle routers, enhancing energy efficiency and preserving the deterministic behaviour of the NoC communication.
Moreover, the adaptation techniques in the NoC are used to reconfigure the operating frequency of the NoC based on workload or power requirement variations by switching between schedules, further optimizing energy consumption. Integrating features such as time-triggered capability, adaptation, time-triggered frequency scaling, and seamless redundancy mechanisms into NoC-based multi-core architectures represents a significant advancement over the current state of the art. The results of this work have significant implications for applications relying on high-performance, safe, and energy-efficient multi-core systems in various domains, such as healthcare and transportation.Echtzeit Computersysteme sind darauf ausgelegt, strenge Zeitvorgaben zu erfüllen und auf Ereignisse oder Eingaben innerhalb festgelegter Fristen zu reagieren. Diese Systeme werden häufig in sicherheitskritischen Anwendungen wie Raumfahrt, medizinischen Geräten, industrieller Steuerung und Fahrzeugsystemen eingesetzt. Ingenieure verlassen sich auf verschiedene Terminplanungstechniken, um sicherzustellen, dass zeitliche Vorgaben eingehalten werden. Eine solche Technik ist die statische Ressourcenzuweisung in zeitgesteuerten Systemen. Die statische Ressourcenzuweisung bietet wertvolle Vorteile in Bezug auf die Systemzuverlässigkeit, indem sie die Nachrichtenüberlastung und kontention minimiert und eine effiziente Ressourcennutzung in Network-on-Chip (NoC) Architekturen ermöglicht. Dies wird durch die vorzeit ige Zuweisung von Ressourcen und die Terminplanung von Aufgaben erreicht, was zu einer verbesserten Systemdurchsatzrate und verringerter Jitter führt. Das zeit gesteuerte Konzept in NoC-Architekturen liefert präzises Wissen über die erlaubten Zeitpunkte für den Austausch von Nachrichten zwischen Kernen und dient als grundle gender Baustein für Fehleindämmung, Echtzeitunterstützung und verbesserte Systemleistung.
Obwohl die statische Ressourcenzuweisung hervorragend darin ist, Überlastung und Kontention zu minimieren und zur Systemzuverlässigkeit beizutragen, kann sie Herausforderungen bei der Anpassung an dynamische Arbeitslasten und sich entwickelnde Anforderungen darstellen. Darüber hinaus kann sie die Erreichung von Fehlertoleranz beeinträchtigen, einem entscheidenden Aspekt für die Sicherheit in sicherheitskritischen Systemen. Um diesen Einschränkungen zu begegnen, konzentriert sich diese Arbeit darauf, Fehlertoleranz und energiesparende Techniken speziell für NoC-basierte Mehrkernarchitekturen zu entwickeln, um deren Sicherheit und Energieeffizienz zu verbessern. Das Hauptziel besteht darin, Fehlertoleranzmechanismen wie Anpassung und Redundanz in zeitgesteuerte Systeme zu integrieren, ohne die Effizienzvorteile der statischen Ressourcenzuweisung zu beeinträchtigen. Die Anpassungstechnik innerhalb des NoC ist darauf ausgelegt, mehrere Zeitpläne zu unterstützen, wodurch das NoC während der Laufzeit in Reaktion auf Kontextereignisse wie permanente Fehler in NoC-Ressourcen (z. B. Router, Links, Netzwerkschnittstellen und Kerne) Zeitpläne wechseln kann. Durch die dynamische Rekonfiguration des Zeitplans bei Auftreten eines permanenten Fehlers wird die fehlerhafte Komponente effektiv isoliert, und Aufgaben oder Nachrichten werden auf andere verfügbare Ressourcen umverteilt. Dies gewährleistet die Betriebskontinuität des Systems trotz Fehler, die zu Nachrichtenkorruption, Verzögerungen oder Verlusten in NoC-Ressourcen führen könnten. Diese Anpassungstechnik verbessert die Sicherheit des Systems, indem sie Flexibilität bei der Ressourcenzuweisung bietet, ohne die Effizienz der statischen Ressourcenzuweisung zu beeinträchtigen.
Darüber hinaus integriert diese Arbeit nahtlose Redundanztechniken, um die Sicherheit des Systems zu verbessern, insbesondere in Szenarien mit vorübergehenden und permanenten Fehlern. Diese Technik wendet selektiv Nachrichtenreplikation und fusion auf sicherheitskritische Nachrichten an der Netzwerkschnittstelle an, um Überkopf in nicht-kritischen Teilen des Systems zu minimieren. Dies schützt kritische Daten vor potenziellen Ausfällen aufgrund von Nachrichtenkorruption, Verzögerungen und Verlusten in Routern oder Links während des Nachrichtenaustauschs.
Die Arbeit konzentriert sich auch darauf, die Energieeffizienz von Mehrkernchips durch Bereitstellung von energiearmen Diensten zu verbessern. Durch die Integration der zeitgesteuerten Kommunikation in NoC-basierte Mehrkernarchitekturen wird deterministische Kommunikation erreicht, indem die Einspritzzeit der Nachricht und die Frequenz, die von jedem Router zu verschiedenen Zeitpunkten verwendet werden soll, geplant werden. Diese vorbestimmte Frequenz im Zeitplan ermöglicht es den Routern, ihre Frequenzen während ihrer aktiven Zeit entsprechend anzupassen und die inaktiven Router zu takten, um die Energieeffizienz zu steigern und das deterministische Verhalten der NoC-Kommunikation zu bewahren.
Darüber hinaus werden die Anpassungstechniken im NoC verwendet, um die Betriebsfrequenz des NoC basierend auf Arbeitslast oder Leistungsanforderungsschwankungen durch Wechsel zwischen Zeitplänen neu zu konfigurieren und damit den Energieverbrauch weiter zu optimieren. Die Integration von Funktionen wie zeitgesteuerter Fähigkeit, Anpassung, zeitgesteuerter Frequenzskalierung und nahtlosen Redundanzmechanismen in NoC-basierte Mehrkernarchitekturen stellt eine bedeutende Weiterentwicklung gegenüber dem aktuellen Stand der Technik dar. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben bedeutende Auswirkungen auf Anwendungen, die auf leistungsstarken, sicheren und energieeffizienten Mehrkernsystemen in verschiedenen Bereichen wie Gesundheitswesen und Verkehr angewiesen sind
Alte Schule Dahlbruch. Alltagsgeschichten eines Siegerländer Schulhauses
No full textStudierende, die an den Projekten gearbeitet haben:
Aleyna Çekirge, Hannah Schmidt, Eddie Chanthavisouk, Lilian Kraft, Abdul Jabbar Azzawi, Natali Uçar, Julia Braun, Seda Kandemir, Melina Lange, Betül Cantürk, Selma Sahin, Christina Prochaska, Justin Krause, Cora Lee RinkerDer Band thematisiert das ab 1872 erbaute und bis heute bestehende Schulhaus in Dahlbruch (Hilchenbach, Siegerland). Der aktuelle Leerstand des Gebäudes, in dem Generationen von SchülerInnen das Lesen und Schreiben erlernten, veranlasste den Heimatverein DaHeim e. V. und das Lehrgebiet Architekturgeschichte der Universität Siegen nach neuen Nutzungen zu suchen. Studierende des Departments Architektur lieferten Vorschläge und Isabell Eberling, wissenschaftliche Mitarbeiterin des Lehrgebiets, recherchierte die Baugeschichte des mehrfach erweiterten Gebäudes. Bei einer Ausstellung der Arbeiten zeigte sich die große emotionale Verbundenheit der DahlbrucherInnen mit ihrer vormaligen Schule. Sie steht hier bespielhaft für ein historisches Gebäude des ländlichen Raums, das zwar nicht zu den herausragenden Werken der Architekturgeschichte zählt, aber Ortsgeschichte und Ortsbild seit Generationen prägt und damit ein wertvolles Erbe darstellt.
Der Band "Alte Schule Dahlbruch. Alltagsgeschichten eines Siegerländer Schulhauses" liegt als Printversion und in digitaler Form vor