6949 research outputs found
Sort by
Atomistic modeling under external stimuli: from molecular systems to complex materials
No full textThis study explores the effects of external stimuli such as proton irradiation, dielectric environments, and external pressure on materials using atomistic modeling approaches. The research is motivated by the design of a space-based electronic device intended for use in extreme environments, such as interplanetary space or the Martian surface. Through computational modeling, the study examines how materials respond to these external stimuli. Notably, a novel molecular dynamics (MD) method for modeling the projected range of protons in matter is introduced. The study also investigates the influence of dielectric environments on the energy gap of organic semiconductors and assesses how pressure affects the structural properties of molecular crystals. Overall, the findings provide insights into the fundamental mechanisms governing material behavior under external stimuli and may contribute to the design of advanced materials suited for extreme environments
Party positioning space: a comprehensive framework for understanding multidimensional policy-making dynamics
No full textExisting research in political science – specifically party politics – overwhelmingly analyze political parties from a voter-centric perspective. As a result, parties are often portrayed as unitary actors with a few salient policy dimensions that they campaign on for each election. In reality, however, parties constantly navigate both inter-party and intra-party conflicts while spreading their interests across a far broader range of policy dimensions. Therefore, to better understand how parties negotiate within and between themselves to reach agreements on key policy issues, I argue for a shift from a voter-centric to a party-centric perspective. This shift requires a comprehensive theoretical and methodological framework which considers party positions as being multidimensional, stochastic, and fluid over time.
Existing frameworks either do not support party-centric view or lack a proper method for scaling stochastic and multidimensional party positions. This cumulative dissertation addresses such a gap by introducing the Party Positioning Framework, developed and implemented through three independent research articles. The first paper presents ContextScale, a sentiment-based approach to scaling multidimensional party positions at the sequence level. Unlike existing scaling methods, ContextScale can distinguish between conflictual and non-conflictual situations, generating a multidimensional positioning space across all policy topics for each party. The second paper improves ContextScale’s cross-domain classification performances by adopting a domain adaptation pipeline which significantly mitigates performance degredation when transferring across political domains without additional fine-tuning. Finally, the third paper applies ContextScale to the case of Germany, highlighting the complex strategies parties employ in their position-taking across stages of the policy making process (from manifestos to parliamentary debates). Empirical findings from the second and third papers demonstrate that adopting a party-centric perspective offers valuable insights into party politics and party competition
Coalescing Human Factors and Agentic Information Systems
No full textAgentische Informationssysteme (IS) verändern die Zusammenarbeit zwischen Mensch und IS mit ihrer zunehmenden Autonomie und Entscheidungsfähigkeit. Die Systeme stellen traditionelle Annahmen von beispielweise Handlungsfähigkeit und Verantwortung in Frage und bringen sowohl Chancen als auch Schwierigkeiten mit sich. Einerseits ermöglichen sie es, Aufgaben zu automatisieren, Prozesse zu unterstützen und Entscheidungen zu verbessern. Andererseits können sie
Unsicherheiten und Ängste bei Nutzern hervorrufen. Diese Dissertation untersucht diese Dynamik anhand von drei Zielen: (1)
Verständnis der menschlichen Faktoren, die die Interaktion mit agentischen IS beeinflussen, (2) Ableitung von Gestaltungsprinzipien für eine effektive Zusammenarbeit und (3) Evaluierung von Designelementen zur Aufrechterhaltung des Nutzerengagements. Entsprechend dieser drei Ziele gliedert sich diese Dissertation in drei thematische Tracks, die auf insgesamt 17 doppelblind begutachteten Forschungspapieren basieren.
Der erste Track (”Human Factors in Human—Agentic IS Collaboration”) untersucht Faktoren, die die Interaktion zwischen Mensch und System prägen. Ein besonderer Fokus liegt darauf, wie emotionale Reaktionen wie Vertrauen oder Ängste und kognitive Verzerrungen (bspw. Framing-Effekt oder Status-quo-Bias), die Wahrnehmung und Akzeptanz von agentischen IS beeinflussen. Ziel ist es, diese menschlichen Faktoren zu erfassen und zu verstehen, um eine Grundlage für die Gestaltung nutzerfreundlicher und akzeptanzfördernder Systeme zu schaffen.
Der zweite Track (”Design Requirements of Agentic IS”) widmet sich der Ableitung von Designanforderungen, die eine effektive Zusammenarbeit zwischen Mensch und System ermöglichen. Der Track konzentriert sich darauf, wie agentische IS als kreative Partner agieren können, indem das Design auf die nutzende Individuen angepasst wird. Ziel ist es, die Interaktion so zu gestalten, dass sowohl die Eigenschaften der Nutzenden als auch die unterstützenden Funktionen des Systems optimal miteinander harmonieren und die Kreativität fördern.
Der dritte Track (”Evaluating Design Elements Supporting Human Engagement”) untersucht motivationale Designelemente als mögliche Strategie, um die langfristige Zusammenarbeit mit agentischen IS zu fördern. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf
der Frage, wie Gamification das Engagement der Nutzer gezielt steigern kann. Die theoretische Perspektive der Inspiration wird genutzt, um zu evaluieren, wie Designelemente (d. h. Gamification-Features), motivationale Zustände und Nutzerverhalten miteinander verknüpft werden können. Ziel ist es, grundlegende Mechanismen zu identifizieren, die
auf diesen Kontext übertragbar sind.
Diese Dissertation liefert wesentliche Beiträge zur Theorie und Praxis im Bereich der Gestaltung und Integration agentischer IS. Sie erweitert das Verständnis der Mensch-System-Interaktion, indem sie die zentrale Rolle menschlicher Faktoren und spezifischer Designanforderungen beleuchtet. Gleichzeitig bietet sie praxisorientierte Leitlinien, um Systeme zu entwickeln, die sowohl technologisch innovativ als auch menschzentriert gestaltet sind. Die Ergebnisse zeigen Wege auf, wie agentische IS effektiv in Organisationen und Gesellschaft integriert werden können, und eröffnen neue Perspektiven für die Forschung und Gestaltung dieser zukunftsweisenden Technologien
The Immigrant Social Rights Data Set (ImmigSR). Technical Report (2., aktualisierte Ausgabe, Stand: 04.03.2025)
No full textThis Technical Report for the Immigrant Social Rights (ImmigSR) (formerly the Migrant Social Protection, MigSP) Dataset outlines the conceptualization and operationalization of immigrant social rights, details the data collection and presents the dataset’s codebook. The data provide a set of quantitative comparative measures of de jure immigrant social rights regarding social assistance, unemployment insurance, child benefits, social pensions and employment injury benefits in 45 countries across Europe, Latin America, North America, Oceania and Southeast Asia for the years 1980-2021. The second wave of the data includes several key expansions. First, the dataset was expanded to include six additional countries for the years 2000–2021. Second, data for existing countries was extended to cover the years 2019–2021. Third, two legal categories of migrants were added across all countries: seasonal migrant workers and family migrants. Fourth, three types of benefits were introduced: social pensions, employment injury benefits, and child or family benefits. ImmigSR builds on data collected during the first phase of the Collaborative Research Center Global Dynamics of Social Policy at the University of Bremen, and expands data collected within the realm of the Immigration Policies in Comparison Project (IMPIC) (Bjerre et al., 2016; Helbling et al., 2017).Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)1
Numerical investigation of dissimilar material interfaces in multi-material LPBF process
No full textMulti-material laser powder bed fusion (LPBF) is a major advancement in additive manufacturing, enabling the production of components with spatially varied properties and tailored functionalities. This capability supports the development of novel alloys and complex, multifunctional structures with enhanced performance characteristics. A critical aspect of multi-material LPBF is the transition zone, where material interaction and fusion occur, directly influencing the mechanical properties, structural integrity, and overall performance of the printed component. However, challenges at the interface, or fusion zone, include macro-segregation of alloying elements leading to chemical inhomogeneity, as well as thermophysical property mismatches that contribute to defects such as pores, cracks, and lack of fusion. Also, microstructural evolution in the transition zone plays a crucial role in determining the final part’s mechanical properties, as solute segregation impacts strength, ductility, corrosion resistance.
To address these challenges, a comprehensive understanding of the fundamental physics governing multi-material LPBF is essential. Numerical modeling offers valuable insights into the complex mechanisms of heat transfer, material flow, solidification dynamics, and phase transformations. This thesis develops a high-fidelity computational fluid dynamics (CFD) model in OpenFOAM to simulate metal mixing within the transition zone under a moving laser heat source, along with a phase-field (PF) model to study the rapid solidification. These numerical models are integrated with experimental studies to (1) address macrosegregation and chemical inhomogeneity, (2) investigate the mechanisms governing defect formation and mitigation strategies at dissimilar material interfaces, and (3) examine microsegregation and microstructural evolution under varying process conditions. This numerical approach provides critical insights into the design of multi-material LPBF systems, improving manufacturability and performance of additively manufactured multi-material components
Autonomous robotic exploration using strategies of nonlinear optimization
No full textDie Exploration extraterrestrischer Umgebungen, wie beispielsweise der Eismonde unseres
Sonnensystems, stellt robotische Systeme vor besondere Herausforderungen. Dazu gehören
eingeschränkte Kommunikationsmöglichkeiten, Energieknappheit und extreme Umweltbedin-
gungen.
In dieser Arbeit wird ein Framework für die autonome Manöverplanung und -ausführung eines
solchen robotischen Explorationssystems vorgestellt, das verschiedene Optimierungsstrategien
zur Realisierung zentraler Funktionalitäten einsetzt. Am Beispiel der Schmelzsonde EnEx-
IceMole werden Ansätze zur Bewegungsmodellierung, Parameteridentifikation, Trajektorien-
und Versuchsplanung sowie eine modellprädiktive Regelungsstrategie präsentiert. Die ent-
wickelten Algorithmen werden sowohl in Simulationen repräsentativer extraterrestrischer
Anwendungsszenarien als auch in realen Feldversuchen auf einem europäischen Gletscher
evaluiert.
Allen Implementierungen gemein ist das Zurückgreifen auf bestehende hochperformante Soft-
warebibliotheken, deren theoretische Grundlagen aus den Bereichen der nichtlinearen und
ganzzahligen Optimierung sowie der Optimalsteuerung zunächst dargelegt werden. Die Lö-
sungsansätze zur Parameterschätzung und zur optimalen Versuchsplanung werden wiederum
aus der Maximum-Likelihood-Theorie abgeleitet.
Für die inhaltliche Umsetzung wird ein parameterabhängiges, dynamisches Bewegungsmodell
hergeleitet, welches das Systemverhalten im Raum zu beschreiben vermag. Die getroffene
Modellformulierung erlaubt das Planen von optimalen Trajektorien zu szenariospezifischen
Zielen. Durch Integration eines nichtlinearen modellprädktiven Reglers wird das Erreichen
jener Ziele sichergestellt. Aufgrund der speziellen Betriebsweise des IceMole ist des Weiteren
eine separate Übersetzung der optimierten Steuerverläufe in tatsächliche Aktuatorsignale
erforderlich, wozu online ganzzahlige Optimierungsprobleme gelöst werden.
Ein gesondertes Augenmerk dieser Arbeit gilt der Modellierungsproblematik. Es werden Bedin-
gungen für verschieden starke Stufen von Identifizierbarkeit hergeleitet und nachgewiesen.
Hierzu zählen zum einen Kriterien, die auf der Fisher-Informationsmatrix beruhen und zum
anderen die deutlich aufwendigere Profile-Likelihood-Berechnung. Darauf aufbauend wer-
den durch die explizite Versuchsplanoptimierung die Verteilungen der Parameterschätzwerte
nicht nur begünstigt, sondern abhängig von der Wahl des Designkriteriums kann sogar die
Identifizierbarkeit aller Systemparameter garantiert werden.
Der Einfluss unterschiedlicher zugrunde liegender Parameterverteilungen auf das Navigations-
verhalten wird abschließend untersucht. Mittels Monte-Carlo-Simulationen wird gezeigt, dass
sich der IceMole bei Parametrierung über wohlgewählte Versuchspläne nahezu identisch zu
einem perfekten Bewegungsmodell verhält, was sich in nur minimal voneinander abweichenden
Bewertungen widerspiegelt. Weniger akkurate Parameterverteilungen können hingegen zu
einem signifikant schlechteren Laufzeitverhalten führen, obwohl sich das System in erstaunlich
vielen Fällen als bemerkenswert robust erweist.
Die vorgestellte Methodik ist grundsätzlich auf beliebige robotische Systeme übertragbar, ge-
winnt insbesondere aber an Bedeutung, wenn die Möglichkeiten zum Erproben beziehungsweise
zur Datenerfassung limitiert sind
Finanzielle Verbraucherresilienz – Eine Handreichung für die Praxis
No full textDas interdisziplinäre Forschungsprojekt zur „Konzeptualisierung, Messung und Stärkung der finanziellen Verbraucherresilienz (Penia)“ gefördert vom Bundeministerium für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz, befasst sich seit dem Jahr 2022 mit der Stärkung der Resilienz von Verbraucherinnen und Verbrauchern im Hinblick auf ihr Finanzverhalten basierend auf Theorien und Methoden der Psychologie, (Verhaltens‐)Ökonomie und Finanzwirtschaft. Das Forschungsprojekt hat zum Ziel, ein Modell zur finanziellen Resilienz von Verbraucherinnen und Verbrauchern zu entwickeln. Auf dieser Grundlage wird untersucht, welchen Einfluss die Art der Darstellung von Finanzprodukten auf zentrale Aspekte dieser finanziellen Resilienz hat
Approaching digital futures: why media and communication research needs to move from a perspective of consequence to one of emergence
No full textThis article aims to foster the systematic integration of “digital futures” into media and communication research. The concept of “digital futures” encompasses all imaginations of possible futures that envision a social world in which, first, digital media and their infrastructures play a constitutive role in constructing sociality, and second, these media are seen as primary drivers of societal transformation. A scientific engagement with digital futures should be integral to a media and communication research approach focused on “emergence.” This requires broadening our perspective on media-related transformations, which have predominantly been characterized through a focus on “consequences.” To date, research has largely focused on the effects and impacts of established media and their infrastructures. However, by expanding our view to include emergence, we inevitably confront questions about the future—an essential dimension of human agency, inherently tied to our capacity to project possible futures.qtaf02
Comparative Assessment of Long-term Care System Generosity: Mapping Benefits and Inclusiveness Internationally
No full textLong-term care is a comparatively young but increasingly important social policy field. However, international comparative data on the topic are (still) scarce. Addressing this gap, this paper introduces a comprehensive framework for gauging LTC system generosity and presents our corresponding novel data, the Long-Term Care Benefits dataset (LTCB). Building on previous discussions in welfare research, we conceptualise generosity by means of two dimensions that depict the distribution and variety of LTC benefits: scope of benefits (what is provided and how much of it) and inclusiveness (who is entitled and eligible). More specifically, our resulting LTC generosity framework outlines 17 in-kind, cash and regulatory benefits for people in need of care as well as caregivers, plus criteria measuring benefit levels and the conditions that (potential) beneficiaries need to fulfil. In a second step, we applied the framework while collecting de jure information from laws and secondary sources on these different aspects of LTC system generosity. Covering a sample of 40 countries, our empirical analysis of the LTCB data finds that in-kind benefits are the most common benefit type and means-related co-payments are the most prevalent form of cost-sharing for LTC services. We also find great variety in the number and kind of eligibility criteria employed within and across countries, which also implies LTC system fragmentation. Furthermore, in line with welfare state research, inclusiveness in LTC is stricter in liberal welfare states than in Nordic countries. While our novel dataset offers the most comprehensive and systematic de jure data collection on LTC benefits so far, it also has several limitations, such as missing (standardised) data on the level of benefits and its limited information on the (de facto) relevance of benefit schemes and recipients.3
Of mice, molecules and mood: behavioral, cellular, and technological insights into modern neuroscience
No full textDespite significant advances in neuroscience, our understanding of the brain, its functions, and the underlying molecular signaling pathways that influence behavior and health remains incomplete. The immense complexity of neural networks and their dynamic interactions poses major challenges in deciphering the mechanisms that govern both normal brain function and neurological disorders. To address these challenges, the development and application of advanced tools and models to investigate brain function and its underlying mechanisms are of central importance.
One approach involves the use of transgenic mouse models, which provide valuable insights into biological processes, behavior, and their relevance to neurological and psychiatric disorders. Among these, the NEX-Cre mouse line is widely used to study cortical development and neuronal function. In the first project of this thesis, the behavior and neuronal architecture across all NEX-Cre genotypes were comprehensively characterized and compared to the commonly used wild-type C57BL/6J line.
While transgenic models are powerful tools, understanding synaptic signaling at the cellular and molecular levels requires their combination with advanced techniques. The second project introduces PinkyCaMP, a novel red fluorescent calcium indicator based on mScarlet, which enables real-time visualization of neural activity with high brightness, photostability, and compatibility with optogenetics.
The third project examines the role of serotonin in major depressive disorder through a comprehensive review, highlighting how modern biosensor approaches help uncover the molecular and neural foundations of psychiatric disorders.
Together, the projects in this thesis contribute to the development and refinement of tools and
models for neuroscience research, offering insights into brain function and their potential
applications in the study of neurological and psychiatric disorders