Publikationsserver der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg
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CutReg: A loss regularizer for enhancing the scalability of QML via adaptive circuit cutting
No full textWhether QML can offer a transformative advantage remains an open question. The severe constraints of NISQ hardware, particularly in circuit depth and connectivity, hinder both the validation of quantum advantage and the empirical investigation of major obstacles like barren plateaus. Circuit cutting techniques have emerged as a strategy to execute larger quantum circuits on smaller, less connected hardware by dividing them into subcircuits. However, this partitioning increases the number of samples needed to estimate the expectation value accurately through classical post-processing compared to estimating it directly from the full circuit. This work introduces a novel regularization term into the QML optimization process, directly penalizing the overhead associated with sampling. We demonstrate that this approach enables the optimizer to balance the advantages of gate cutting against the optimization of the typical ML cost function. Specifically, it navigates the trade-off between minimizing the cutting overhead and maintaining the overall accuracy of the QML model, paving the way to study larger complex problems in pursuit of quantum advantag
Towards System-Level Quantum-Accelerator Integration
No full textQuantum computers are often treated as experimental add-ons that are loosely coupled to classical infrastructure through high-level interpreted languages and cloud-like orchestration. However, future deployments in both, high-performance computing (HPC) and embedded environments, will demand tighter integration for lower latencies, stronger determinism, and architectural consistency, as well as to implement error correction and other tasks that require tight quantum-classical interaction as generically as possible.
We propose a vertically integrated quantum systems architecture that treats quantum accelerators and processing units as peripheral system components. A central element is the Quantum Abstraction Layer (QAL) at operating system kernel level. It aims at real-time, low-latency, and high-throughput interaction between quantum and classical resources, as well as robust low-level quantum operations scheduling and generic resource management. It can serve as blueprint for orchestration of low-level computational components "around" a QPU (and inside a quantum computer), and across different modalities.
We present first results towards such an integrated architecture, including a virtual QPU model based on QEMU. The architecture is validated through functional emulation on three base architectures (x86_64, ARM64, and RISC-V), and timing-accurate FPGA-based simulations. This allows for a realistic evaluation of hybrid system performance and quantum advantage scenarios. Our work lays the ground for a system-level co-design methodology tailored for the next generation of quantum-classical computing
Forschungsprojekt „EVEKT „Erhöhung der Verbraucherpartizipation an der Energiewende und datenbasierte Mehrwertdienste“ — Fragebogen zur Online-Befragung und Codeplan
No full textUm Leistungsschwankungen im Stromnetz durch fluktuierende erneuerbare Energien auszugleichen, sollen in Deutschland intelligente Messtechnologien in Privathaushalten verbaut werden. Diese gelten als zentraler Bestandteil sog. Smart-Grids (intelligente Stromnetze), die Stromnachfrage und -angebot steuern, um Stromnetzstabilität zu gewährleisten. Die Werte, die bei der Messung des Stromverbrauchs in Privathaushalten erhoben werden, können an die Verbraucher*innen mithilfe von Apps oder anderer Smart-Meter-Plattformen (datenbasierte Mehrwertdienste) rückgemeldet werden. Vor diesem Hintergrund wurde 2023 eine Online-Befragung der Wohnbevölkerung in Deutschland durchgeführt (n=2.027). Untersucht wurden Bekanntheit, Nutzungsbereitschaft und Akzeptanz intelligenter Stromzähler bzw. Smart-Meter sowie die Nutzungsintention bei Anwendungsszenarien und Datenschutzbedenken
Can AI be a Scholar? A Systematic Review on the Role of Generative AI in Systematic Literature Reviews
No full textSystematic literature reviews (SLRs) are foundational for research but resource-intensive to conduct. With the rise of large language models (LLMs) such as ChatGPT, generative AI (GenAI) tools are being increasingly explored for their potential to support and transform the SLR process. This study presents a systematic review of peerreviewed articles that examine how LLM-based GenAI tools are used in different SLR phases. Following the PRISMA 2020 guidelines, we screened 1,846 publications published since January 2021 until April 2025 and selected 54 for in-depth analysis. Each study was coded by review phase, prompting approach, automation level, validation type and challenges. Our findings show that GenAI is most often used to support in the screening, search, and writing phases, typically through Basic Prompting and under human oversight. While many studies report efficiency gains, concerns remain regarding validity, transparency, and methodological rigor. Moreover, GenAI is frequently applied to isolated tasks but is rarely embedded in a structured, methodologically guided review processhighlighting the need for clearer phase-specific guidance and standards. We offer a structured, phase-specific synthesis that highlights both the promise and the current limitations of GenAI in literature reviews and thereby offer practical recommendations for the responsible use of GenAI in literature reviews
Out of the Loop: Structural Approximation of Optimisation Landscapes and non-Iterative Quantum Optimisation
No full textThe Quantum Approximate Optimisation Algorithm (QAOA) is a widely studied quantum-classical iterative heuristic for combinatorial optimisation. While QAOA targets problems in complexity class NP, the classical optimisation procedure required in every iteration is itself known to be NP-hard. Still, advantage over classical approaches is suspected for certain scenarios, but nature and origin of its computational power are not yet satisfactorily understood.
By introducing means of efficiently and accurately approximating the QAOA optimisation landscape from solution space structures, we derive a new algorithmic variant of unit-depth QAOA for two-level Hamiltonians (including all problems in NP): Instead of performing an iterative quantum-classical computation for each input instance, our non-iterative method is based on a quantum circuit that is instance-independent, but problem-specific. It matches or outperforms unit-depth QAOA for key combinatorial problems, despite reduced computational effort.
Our approach is based on proving a long-standing conjecture regarding instance-independent structures in QAOA. By ensuring generality, we link existing empirical observations on QAOA parameter clustering to established approaches in theoretical computer science, and provide a sound foundation for understanding the link between structural properties of solution spaces and quantum optimisation
Improving the scheduling of AGV and AMR using simulation
No full textAutomated Guided Vehicles (AGV) and intelligent Autonomous Mobile Robots (AMR) are an important tool for designing a flexible Industry 4.0 shopfloor. Both types of Mobile Robots are usually deployed with a Fleet Management software to manage (transport) orders and vehicles together with other superordinate control systems. The planning tasks in the superordinate control system used by both AGVs and AMRs can be divided into Material Flow Management, Job Management, Vehicle Dispatching and Job Processing. Requests for supply and removal of material is issued by the stations and has to be combined to transport jobs. Alternatively, more complex system often user external Material Flow Controllers (e.g. MES). Jobs are collected in a queue and their execution order is determined. Vehicles which can execute the next job have to be identified and the best one is selected. Jobs are split into smaller tasks which are sent to the Mobile Robot and executed. For AGVs navigation functions are mostly integrated into the Fleet Manager as part of the Job Processing, while AMRs perform lower-level navigation functions directly on the vehicle and use the superordinate control system for implementing restrictions and traffic control functions. A need for further research and development was identified especially for decision-making algorithms within the Fleet Management. The goal is to compare existing and develop new strategies to solve the different planning problems. For the individual planning tasks different techniques have been discussed and used in research and practice. However, there is no universal best solution and different options must be compared in the context of the specific use case
Das deutsche Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz aus der Perspektive verschiedener Akteure und der Wissenschaft am Beispiel der Bekleidungsindustrie
No full textDas deutsche Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz (LkSG) von 2023 soll einen entscheidenden Schritt zur Stärkung von Menschenrechts- und Umweltstandards entlang globaler Lieferketten gehen. Es ist dabei eingebettet in nationale wie internationale Bemühungen um den Schutz von Mensch und Umwelt in Umsetzung der Sustainable Development Goals der Vereinten Nationen. In besonderer Weise ist die global agierende Bekleidungsindustrie in ihren Lieferketten von dieser Problematik betroffen und durch das LkSG zum Handeln aufgefordert.
Methodisch gestützt auf Literaturrecherche und qualitative Experteninterviews, untersucht die Arbeit die vielfältigen Perspektiven und Einschätzungen zentraler Akteure zum LkSG: dazu gehören deutsche Bekleidungsunternehmen und Wirtschaftsverbände sowie zivilgesellschaftliche Organisationen und Gewerkschaften als Sprachrohr des Globalen Südens. In einem zweiten Schritt wird das Themenfeld aus der Sicht der Wirtschaftswissenschaften betrachtet und diskutiert.
Die Analyse zeigt, dass trotz breiter Übereinstimmung über die Notwendigkeit globaler Standards sowohl bei den betroffenen Akteuren als auch in der Wissenschaft erhebliche Meinungsverschiedenheiten über die Effektivität und Umsetzbarkeit der Maßnahmen des LkSG bestehen. Besonders die Bedürfnisse und Erfahrungen der betroffenen Akteure im Globalen Süden spielen eine kritische Rolle bei der Entwicklung zukünftiger Regelungen und sollten daher mehr Beachtung finden. Abschließend wird die potenzielle Rolle einer EU-weiten Regelung diskutiert, um eine einheitlichere und effektivere Vorgehensweise zu fördern
An Approach to the Realization of Multistable Tensegrity Structures with Deformable Compressed Members
No full textWithin this paper a novel tensegrity-mechanism is described. The mechanism is based on a tensegrity principle with multiple states of self-equilibrium. The tensegrity mechanism is built upon a mechanical compliant tensegrity structure, consisting of tensioned and compressed members. The existence of the different states of self-equilibrium depends on the parameters of deformable compressed members with continuous or discontinuous load-displacement characteristic. The working principle of the mechanism and the mechanical compliance is verified by theoretical investigations. Therefore, in the first step, the deformable compressed members are analyzed separately. With the help of the subsequent following form-finding procedure the equilibrium configurations of the mechanism and their static stability are analyzed in dependence of the mechanical parameters of the compressed and tensioned members. As a specific application case, the use of the mechanism as a variable stiffness device is discussed
Die Nachhaltigkeitsziele der UN im Spiegel der Wissenschaft
No full textForschung und Lehre -- Nachhaltige Wissenschaftskommunikation und Wissenschaftskommunikation der Nachhaltigkeit – Beispiele aus der Praxis -- Nachhaltige Forschung -- Politische Bildung und Politikdidaktik im Spiegel der Nachhaltigkeit -- Bildung für nachhaltige Entwicklung am Beispiel BABS -- Nachhaltigkeit des Theorie-Praxis-Transfers von sozial- und rechtswissenschaftlichen Studieninhalten -- Kultur für alle? Probleme der Kultur- und Musikervermittlung im sozialen Kontext -- Gesundheit und Wohlergehen -- Gesundheit und Wohlergehen nach einem Schlaganfall – nachhaltige Rehabilitation durch Digitalisierung? Eine qualitative Erhebung in einer neuen außerklinischen Weaning-Einheit im Landkreis Regensburg -- Rehabilitation von chronischen Schmerzpatienten -- Kompressionstherapie in der Prävention des postthrombotischen Syndroms (PTS) -- Die Zukunft der Physiotherapie und Nachhaltigkeit. Trägt die Physiotherapie als Profession nachhaltig zur Gesundheit der Menschen bei? -- Tablet-gestützte Biographiearbeit in Senioreneinrichtungen -- Alternde Gesellschaft – Lebenslagen und Lebensalltag alter Menschen in der stationären Langzeitversorgung -- Entwicklungsorientierte Arbeit mit psychisch erkrankten Eltern und ihren Kindern - Versorgungsstrukturen in der Region Oberpfalz -- Tiergestützte Interventionen in der Sozialen Arbeit – ein Nachhaltiges Konzept in Pädagogik und Gesundheit -- TGI zur Stressprävention bei Studierenden an der OTH -- Mit Kunst die Welt verändern? -- Soziales -- Antifeminismus in der Politik - am Beispiel der Bundestagswahlkämpfe -- Klimapolitik als neuer Grund für verschärfte globale Ungleichheiten? -- Nachhaltiges Wohnen: Soziale Aspekte der energetischen Gebäudesanierung -- Barrierefreies Bauen -- Arbeit -- Nachhaltige Integration von langzeitarbeitslosen Personen.
Das Tableau der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen fordert alle gesellschaftlichen Akteure heraus. Soll die globale Transformation in eine ressourcenorientierte Weltzivilisation gelingen, muss auch die Wissenschaft einen Beitrag für eine nachhaltige Entwicklung leisten. Der vorliegende Band konzentriert sich dabei auf die Perspektive der Sozial- und der Gesundheitswissenschaften. Er zeigt an vielen Beispielen, wie durch innovative Forschung die Probleme einzelner Nachhaltigkeitsziele analysiert, die Zielerreichung unterstützt und Zielkonflikte bearbeitet werden können.
Den konzeptionellen Rahmen für den Sammelband bilden die globalen Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen. Dabei werden im Sammelband eine Vielzahl der insgesamt 17 Nachhaltigkeitsziele adressiert, u. a. Armut in jeder Form und überall beenden (Ziel 1), Gesundheit und Wohlergehen (Ziel 3), Hochwertige Bildung weltweit (Ziel 4), Gleichstellung von Frauen und Männern (Ziel 5), Bezahlbare und saubere Energie (Ziel 7), Weniger Ungleichheiten (Ziel 10), Nachhaltige Städte und Gemeinden (Ziel 11) und Weltweit Klimaschutz umsetzen (Ziel 13). Das Herausgeberwerk möchte die Vielfalt der Fragestellungen, Theorien und Diskurse sowie der empirischen Forschungsaktivitäten in den Sozial- und Gesundheitswissenschaften mit dem Schwerpunkt auf soziale, bildungs- und gesundheitsbezogene Nachhaltigkeit darstellen
Optical coherence tomography for in situ weld seam monitoring in absorber-free laser transmission welding
No full textOptical and medical devices are frequently made of polymers and place high demands on precision, cleanliness, and reliability of the manufacturing processes used. Absorber-free laser transmission welding is well-suited for joining these devices: the energy input is contactless, no adhesives, additives, or absorbers are required, and the fiber lasers used enable precise weld seams. As the weld seam geometry is decisive for the joint strength and thus crucial for the quality of the product, the welding process is monitored in-situ using Optical Coherence Tomography (OCT). Subsequently, the weld seam geometry is identified automatically using the AI model "Segment Anything" (SAM), which performs semantic segmentation of the OCT data without requiring any training from the user. Welding tests using polyamide six indicate that the seam size is measured with an accuracy of a few hundredths of a millimeter, showing excellent agreement with microscopic images of microtome sections