opus htw (Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin)
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Implementation eines verifizierbaren paarweisen Sequenzalinierers auf Basis eines gemischt-ganzzahligen Optimierungsproblems
No full textDie vorliegende Arbeit behandelt das paarweise optimale globale Sequenzalinierungsproblem im Allgemeinen und die folgenden Fragen im Speziellen:
1. Wie lässt sich Sequenzalinierung als lineares, gemischt-ganzzahliges Optimierungsproblem darstellen?
2. Mit welchen Methoden kann das aufgestellte Modell gelöst werden?
3. Wie können diese Methoden in einem Computerprogramm umgesetzt werden?
4. Wie kann die Korrektheit eines auf Basis des gewählten Ansatzes implementierten Softwaresystems verifiziert werden?
Die Beantwortung dieser Fragen zielt darauf ab, anhand eines praktischen Beispiels zu erforschen, wie qualitativ hochwertige Software gebaut werden kann. Insbesondere, inwiefern die Wahl einer nicht klassischen Formulierung bereits gelöster Probleme bei der Modellierung sinnvoll ist und welche Relevanz Korrektheit für das Software-Engineering hat bzw. ob es möglich ist, nachweislich fehlerfreie Programme zu schreiben und wie nützlich dieser Anspruch ist.
Dazu wurde zunächst ein Modell vorgestellt, welches Sequenzalinierung als mathematisches Optimierungsproblem formuliert. Daraufhin wurde ein Ansatz entwickelt, um dieses Modell zu lösen und die Lösung in der Programmiersprache Haskell zu implementieren. Zuletzt wurde die Korrektheit der Implementierung verifiziert. Bei der Betrachtung möglicher Lösungsansätze weist die Arbeit einen Zusammenhang zwischen dem vorgestellten Modell und dem klassischen Algorithmus zur globalen Sequenzalinierung von Needleman und Wunsch nach. Da die Überführung des Optimierungsproblems in den Needleman-Wunsch-Algorithmus eine methodische Schwäche aufweist, lässt sich die Isomorphie beider Vorgehensarten jedoch nicht eindeutig nachweisen. In der Diskussion wurde daraufhin ein Ansatz entwickelt, um die identifizierte Komplikation zu beheben. Dass das implementierte Programm, trotz nachgewiesener Korrektheit, signifikante Probleme aufweist, lässt darauf schließen, dass Korrektheitsbeweise zwar ein nützliches Werkzeug für Programmierer darstellen, aber ausführliche Tests und andere Praktiken der analytischen Qualitätssicherung nicht ersetzen können. Korrektheit ist nur eine der notwendigen Voraussetzungen, um nutzbare und qualitativ hochwertige Software zu produzieren. Der im Zusammenhang mit der Beweisführung aufgetretene Aufwand legt darüber hinaus den Schluss nahe, dass es vernünftig ist, Beweise auf klar abgrenzbare Systemkomponenten mit kritischer Funktionalität und klarer Spezifikation zu beschränken
Navigating Funding Landscapes: Lessons from the EU for Advancing Sustainable Urban Utilities in Developing Nations
No full textThis thesis, titled "Navigating Funding Landscapes: Lessons from the EU for Advancing
Sustainable Urban Utilities in Developing Nations," delves into the complex challenges and strategic solutions associated with municipal utilities accessing European Union (EU) funds.
Through an in-depth examination of the Multiannual Financial Framework (MFF) and the European Green Deal (EGD), this study illuminates the bureaucratic, regulatory, financial, political, and operational obstacles that municipal utilities encounter. Utilizing qualitative methodologies, including expert interviews and thematic analysis, the research uncovers essential success factors and provides actionable recommendations for both the EU and municipal utilities to optimize the advantages of these funds. The findings underscore the importance of nuanced regulatory adjustments, streamlined processes, robust political support, and strategic partnerships.
Additionally, the thesis investigates the transferability of EU successes to developing nations, emphasizing both the achievements and limitations of the EU model. This research highlights the urgent need for policy reforms and international cooperation to empower municipal utilities, thereby promoting resilient and sustainable urban development on a global scale
Tagungsband 7. BIH-Treffen
No full textDas 7. BIH-Treffen fand am 14. und 15. September 2023 an der HTW Berlin statt. Unter dem Motto „Bauen für eine bessere Zukunft: Nachhaltigkeit in Aktion“ wurden Vorträge, Laborführungen und Posterausstellungen zu aktuellen Forschungsergebnissen und praxisnaher Lehre präsentiert
DDR- Mosaike in Ostberliner Institutionen: Eine Untersuchung der Erhaltung und Rezeption mit dem kulturellen Erbe der DDR
No full textIm Jahr 2007 äußerte sich der Künstler Walter Womacka zu seinem Werk, dem Mosaik „Unser Leben“, am Haus des Lehrers in Berlin-Mitte. Dieses Mosaik stellt eines der markantesten künstlerischen Relikte der DDR im Zentrum der Hauptstadt dar
Screen-Printed PVDF Piezoelectric Pressure Transducer for Unsteadiness Study of Oblique Shock Wave Boundary Layer Interaction
No full textShock wave boundary/layer interactions (SWBLIs) are critical in high-speed aerodynamic flows, particularly within supersonic regimes, where unsteady dynamics can induce structural fatigue and degrade vehicle performance. Conventional measurement techniques, such as pressure-sensitive paint (PSP), face limitations in frequency response, calibration complexity, and intrusive instrumentation. Similarly, MEMS-based sensors, like Kulite ® sensors, present challenges in terms of intrusiveness, cost, and integration complexity. This study presents a flexible, lightweight polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric sensor array designed for high-resolution wall-pressure measurements in SWBLI research. The primary objective is to optimize low-frequency pressure fluctuation detection, addressing SWBLI’s need for accurate, real-time measurements of low-frequency unsteadiness. Fabricated using a double-sided screen-printing technique, this sensor array is low-cost, flexible, and provides stable, high-sensitivity data. Finite Element Method (FEM) simulations indicate that the sensor structure also has potential for high-frequency responses, behaving as a high-pass filter with minimal signal attenuation up to 300 kHz, although the current study’s experimental testing is focused on low-frequency calibration and validation. A custom low-frequency sound pressure setup was used to calibrate the PVDF sensor array, ensuring uniform pressure distribution across sensor elements. Wind tunnel tests at Mach 2 verified the PVDF sensor’s ability to capture pressure fluctuations and unsteady behaviors consistent with those recorded by Kulite sensors. The findings suggest that PVDF sensors are promising alternatives for capturing low-frequency disturbances and intricate flow structures in advanced aerodynamic research, with high-frequency performance to be further explored in future work
Sichtbarkeitsanalyse für Züge mittels CAD-Dateien und einem der 3D-Grafiksprogrammen Blender oder Unity
No full textKamerapositionen für Zuginspektionen äußerer Dachbauteile sollen vor der Installation der Kameras getestet werden. Die Positionen wurden mittels CAD-Modellen der Züge und 3D- Grafikprogrammen überprüft, indem die Zuginspektionen nachgebildet und simuliert wurden. Mithilfe der Simulationen konnten mehrere Kamerapositionen getestet und miteinander verglichen werden, um die optimale Positionierung der Kameras zu erreichen. CAD-Modelle können nicht direkt in 3D-Grafikprogrammen importiert werden. Deshalb wurde das Modell mittels Pixyz Studio vereinfacht und konvertiert. Das konvertierte Modell wurde in Blender weiterbearbeitet und die Analysen durchgeführt. Zwei Verfahren der Sichtbarkeitsanalyse wurden eingesetzt: Raycasting und Farbvergleich, um ihre Effektivität zu bestimmen. Während der Analyse der virtuellen Inspektionen wurde die Abdeckung der Kameras aus verschiedenen Positionen ermittelt und die Sichtbarkeit von relevanten Bauteilen festgestellt. Die Visualisierung der Ergebnisse der Sichtbarkeitsanalysen ermöglicht eine schnellere Erfassung der Kameraabdeckung und Sichtbarkeit der Bauteile sowie den Vergleich unterschiedlicher Kamerapositionen.Camera positions for train inspections of roof components should be tested, before the cameras are installed. The positions were tested through the use of CAD models of the trains and 3D graphics programs, in which the train inspections were recreated and simulated. With the help of the simulations, more camera positions could be tested and compared with eachother, in order to find the optimal position of the cameras. CAD models can’t directly be imported into 3D graphics programs. For this reason, the model was simplified and converted through the use of Pixyz Studio. The converted model was then imported into Blender for further simplification and the analyses. Two methods for the visibility analyses were used, Raycasting and color comparison, in order to determine their effectiveness. During the analyses of the virtual inspections, the camera coverage from different positions was determined and the visibility of relevant components ensured. The visualization of the results of the visibility analyses allowed a faster determination of the camera coverage, along with the visibility of components, and the comparison of different camera positions
Hashtabellen und Hashfunktionen im Big-Data Framework Thrill
No full textIn der heutigen Zeit steigt die Menge der weltweit generierten Daten kontinuierlich immer weiter an. Dies erzeugt jedoch Probleme, da konventionelle Technologien und Ansätze nicht mehr in der Lage sind diese Daten in akzeptabler Zeit zu verarbeiten. Entsprechend dessen wurden in der Vergangenheit verschiedene Lösungsansätze, Technologien und Frameworks wie etwa das MapReduce Programmiermodell entwickelt. Eines dieser Frameworks ist das Big-Data Framework Thrill, welches mit dem
Ziel entwickelt wurde eine möglichst hohe Performanz für die Verarbeitung großer Daten bei gleichzeitig einfacher Benutzbarkeit zu bieten. Das Framework verfügt jedoch über Probleme, welche sich negativ auf die Skalierbarkeit auswirken. Einige dieser Probleme basieren auf der Verwendung Hashfunktionen und Hashtabellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Probleme analysiert und Lösungsansätze entwickelt
sowie evaluiert. Einige der Lösungsansätze wie die Verwendung einer festen Hashfunktion sowie die Implementierung einer neuen Hashtabelle auf Basis von Cuckoo Hashing wurden im Rahmen dieser Arbeit realisiert und im Anschluss bewertet. Dabei zeigte sich, dass durch Verwendung einer festen Hashfunktion Verbesserungen realisieren lassen. Es zeigte sich jedoch auch, dass die Hashtabelle auf Basis von Cuckoo Hashing über zahlreiche Probleme verfügt, wodurch der Einsatz von dieser Art von Hashtabellen in dem in der Arbeit vorgestelltem Kontext als kritisch zu bewerten ist.The amount of data generated worldwide is constantly increasing day by day. This creates several problems due to the fact that conventional technologies are unable to process the data in an acceptable time. As a result, various technologies and frameworks like the MapReduce paradigm were developed in the past. One of those solutions is the big data framework Thrill. Thrill was developed with the intention of creating a framework that offers a high performance for processing big data while offering a good usability at the same time. However, this framework has various issues that result in a negative impact on scalability. Some of those problems are based on the usage of hash tables and hash functions. In this thesis, those problems
are analyzed, and several solutions are developed and evaluated. In addition, some solutions like the usage of a fixed hash function or the implementation of a new hash table based on cuckoo hashing were realized and evaluated as part of this thesis. It is shown that the usage of a fixed hash function can have a positive impact on the performance of the framework. However, it is also shown that the hash table based o
The Insignificant Improvement of Corrosion and Corrosion Fatigue Behavior in Geothermal Environment Applying Boehmit Coatings on High Alloyed Steels
No full textThe efficacy of alumina-sol based coatings in a water-free atmosphere at high temperatures suggests a potential solution for enhancing the corrosion resistance of high-alloyed steels in Carbon Capture and Storage (CCS) environments. In this study, coupons of X20Cr13, designed for use as injection pipes with 13% Chromium and 0.20% Carbon (1.4021, AISI 420), were sol-gel coated with water and ethanol-based alumina. These coated coupons were then exposed to CO2-saturated saline aquifer water, simulating conditions in the Northern German Basin, for 1000 h at ambient pressure and 60 °C. Corrosion fatigue experiments were also conducted using specimens of X5CrNiMoCuNb16-4 (1.4542, AISI 630), a suitable candidate for geothermal applications, to assess the impact of the ethanol-based coating on the number of cycles to failure at different stress amplitudes. Unfortunately, the coating exhibited early spallation, resulting in corrosion kinetics and corrosion fatigue data identical to those of uncoated specimens. Consequently, the initially promising Boehmit coating is deemed unsuitable for CCS applications and further research therefore not advisable
Advancing Biomechanical Simulations: A Novel Pseudo-Rigid-Body Model for Flexible Beam Analysis
No full textThis paper explores the adaptation of pseudo-rigid-body models (PRBMs) for simulating large geometric nonlinear deflections in passive exoskeletons, expanding upon their traditional application in small compliant systems. Utilizing the AnyBody modeling system, this study employs force-dependent kinematics to reverse the conventional simulation process, enabling the calculation of forces from the deformation of PRBMs. A novel approach, termed “Constraint Force”, is introduced to facilitate this computation. The approach is thoroughly validated through comparative analysis with laboratory trials involving a beam under bending loads. To demonstrate the functionality, the final segment of this study conducts a biomechanical simulation incorporating motion capture data from a lifting test, employing a novel passive exoskeleton equipped with flexible spring elements. The approach is meticulously described to enable easy adaptation, with an example code for practical application. The findings present a user-friendly and visually appealing simulation solution capable of effectively modeling complex mechanical load cases. However, the validation process highlights significant systematic errors in the direction and amplitude of the calculated forces (20% and 35%, respectively, in the worst loading case) compared to the laboratory results. These discrepancies emphasize the inherent accuracy challenges of the “Constraint Force” approach, pointing to areas for ongoing research and enhancement of PRBM methods
Optimizing Aesthetic Appearance of Perovskite Solar Cells Using Color Filters
No full textThe significance of color aesthetics in photovoltaic (PV) modules gains importance, especially in design‐centric applications like building‐integrated PVs. Color filters based on distributed Bragg reflectors, consisting of alternating thin‐film layers of different refractive indices, can modify the appearance of standard silicon modules. This approach is also extended to optimize the color appearance of emerging PV technologies such as perovskite solar cells, which typically exhibit a less appealing gray–brownish appearance. In this contribution, perovskite solar‐cell stacks combined with MorphoColor color filters are presented. Angular‐resolved reflectance simulations based on wave optics and ray tracing with experimental data are validated, and the color appearance from various viewing angles is evaluated. Additionally, the impact of individual layers on color appearance and the maximum achievable short‐circuit current density in the perovskite solar cell is investigated. By applying Bayesian optimization, the color distance is minimized to the targeted appearance. Tailoring the bridging layers between the color filter and the perovskite solar cell is found to strongly influence the color impression due to the coherently combined color filter and perovskite solar cell. The presented color optimization concept allows to customize the aesthetics of emerging PV thin‐film technologies such as perovskite solar cells