Digitales Repositorium der BTU Cottbus – Senftenberg
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Effects of high frequent sediment shifting on structure and function of sediment-associated microbial communities of lowland streams
No full textSandy sediments are transported at low flow in so called migrating ripples. Migrating ripples are triangular bedforms with a flat upstream (stoss) and a steep downstream face (lee). Sediment grains are eroded on the stoss side of the ripple and deposited on the lee side of the ripple. They are buried under subsequently falling grains and rest until the next erosion cycle begins. During ripple migration, biofilms associated to sediment grains undergo frequent moving-resting cycles, and are exposed to abrasion and scour as a result of colliding grains during the moving phase, and to light limitation during the resting phase. These specific environmental conditions suggest that high frequent sediment shifting in migrating ripples affects the function and structure of benthic communities with profound consequences on ecological dynamics and biogeochemical processes. This thesis aimed to 1) shed light on the understudied effects of high frequent sediment shifting in migrating ripples on benthic microbial communities, and 2) unravel how legacy effects interact with the response of microbial communities towards high frequent sediment shifting in the context of sediment disturbance. To tackle the first research question, I characterized the specific microenvironment in migrating ripples compared to patches of stationary sediment in a field study. The results showed that migrating ripples created streambed heterogeneity by modulating the abundance, diversity, and structure of the microbial community. In a series of two microcosm experiments, it became evident that light oscillation played the pivotal role during high frequent sediment shifting. To answer the second research question, I studied how the microbial community of incoming sediment from bank erosion reacts to ripple migration after transitioning to the aquatic habitat. The results showed that although the terrestrial-aquatic transition had stronger impacts on the microbial community than subsequent sediment transport in migrating ripples, microbial colonization was decelerated under high frequent sediment shifting. A manipulative field study served to investigate the long-term effects of migrating ripples on microbial communities after transitioning to stationary conditions. Whereas heterotrophic activity was restored within a few days, primary productivity was hampered for several months. Conclusively, the findings of this thesis confirm that high frequent sediment shifting at low-flow conditions shapes local and regional biodiversity, meta-community dynamics, and the flow of matter through the benthic food web. I suggest that the current concept of sediment disturbance focusing on catastrophic flood events should be expanded towards sediment transport along a dynamic range of moving-resting frequencies across different spatiotemporal scales.Wandernde Sandrippel transportieren Sedimente bei geringem Durchfluss stromabwärts. Diese dreieckigen Rippel haben eine flache stromaufwärts gelegene Seite (Luv) und eine steile stromabwärts gelegene Seite (Lee). Sedimentkörner werden auf der Luvseite der Rippel erodiert und auf der Leeseite der Rippel abgelagert, wo sie bis zum nächsten Erosionszyklus ruhen. Während der Rippelmigration durchlaufen die auf Sedimentkörnern haftenden Biofilme häufige Bewegungs-Ruhe-Zyklen. Während der mobilen Phase sind sie Abrasion und Auswaschung durch Kollision mit anderen Körnern, während der Ruhephase sind sie Lichtlimitation ausgesetzt. Diese besonderen Umweltbedingungen lassen vermuten, dass die hochfrequente Sedimentumlagerung in wandernden Rippel die Funktion und Struktur benthischer Gemeinschaften beeinflusst und tiefgreifende Auswirkungen auf die ökologische Dynamik und biogeochemischen Prozesse hat. Das Ziel dieser Arbeit war es, 1) die bisher wenig untersuchten Auswirkungen der hochfrequenten Sedimentumlagerung in wandernden Rippel auf benthische mikrobielle Gemeinschaften zu beleuchten und 2) aufzudecken, wie Legacy-Effekte mit der Reaktion mikrobieller Gemeinschaften auf hochfrequente Sedimentumlagerung interagieren. Um die erste Forschungsfrage zu beantworten, habe ich in einer Feldstudie wandernde Rippel im Vergleich zu stationären Bereichen charakterisiert. Die Ergebnisse zeigten, dass wandernde Rippel durch die Modulation von Abundanz, Diversität und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft zur Habitatheterogenität beitragen. In zwei Mikrokosmen-Experimenten wurde deutlich, dass Lichtoszillation während hochfrequenter Sedimentumlagerung eine entscheidende Rolle spielte. Um die zweite Forschungsfrage zu beantworten, untersuchte ich, wie die mikrobielle Gemeinschaft des durch Ufererosion eingetragenen Sediments auf die Rippelwanderung reagiert. Die Ergebnisse zeigten, dass der Übergang vom terrestrischen zum aquatischen Lebensraum zwar stärkere Auswirkungen auf die mikrobielle Gemeinschaft hatte als der anschließende Sedimenttransport in wandernden Rippel, die mikrobielle Besiedlung jedoch durch die hochfrequente Sedimentumlagerung verlangsamt wurde. Eine manipulative Feldstudie diente dazu, die langfristigen Auswirkungen wandernder Rippel auf mikrobielle Gemeinschaften zu untersuchen. Während sich die heterotrophe Aktivität innerhalb weniger Tage erholte, war die Primärproduktion mehrere Monate lang beeinträchtigt. Zusammenfassend bestätigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass hochfrequente Sedimentumlagerung bei Niedrigwasserbedingungen die lokale und regionale Biodiversität, die Dynamik der Metagemeinschaft und den Stofffluss durch das benthische Nahrungsnetz beeinflussen. Ich schlage vor, das derzeitige Konzept der Sedimentstörung, das sich auf katastrophale Hochwasserereignisse konzentriert, auf Sedimenttransport entlang eines dynamischen Spektrums von Bewegungs- und Ruhezyklen über verschiedene räumlich-zeitliche Skalen hinweg auszuweiten
Vermeidung von Kollisionen zwischen diskreten Zeitpunkten in der Trajektorienplanung mittels eines ganzzahligen Polytops für gemischt-ganzzahlige Optimierungsprobleme
No full textAutonomous vehicles such as drones or mobile robots must plan trajectories that avoid static obstacles. Their dynamics are captured by Newton’s laws and discretized numerically, so the vehicle’s position is tracked only at finitely many sample points. The resulting information gap allows a path to cut through an obstacle while still appearing feasible at all samples, a phenomenon called corner cutting. Finer time grids mitigate but never eliminate this artefact and increase computation time.
We propose a new inter-sample avoidance scheme for polyhedral obstacles. The facet-defining half-spaces partition the three-dimensional mission space into sub-domains that we encode with binary sign vectors. Feasible one-step moves correspond to a specific subset of these vectors; we (i) enumerate that set exhaustively and (ii) give an integer-polytope formulation that enforces it without additional state variables or extra time steps. For planar motion with a single triangular no-fly zone we prove that the formulation is tight-the polytope equals the convex hull of its 0/1 points.
The method is compared qualitatively with existing inter-sample avoidance techniques and its limitations are discussed. Computational experiments with a mixed-integer linear programming model for UAV mission planning, solved by Gurobi, demonstrate that the new formulation achieves realistic trajectories at competitive, or lower, solution times.Autonome Fahrzeuge wie Drohnen oder mobile Roboter müssen Routen planen, die statische Hindernisse umgehen. Ihre Dynamik wird durch die Newtonschen Gesetze erfasst und numerisch diskretisiert, sodass die Position des Fahrzeugs nur an einer endlichen Anzahl von Zeitpunkten verfolgt wird. Die daraus resultierende Informationslücke ermöglicht es, dass eine Route ein Hindernis durchschneidet und dennoch zu allen Zeitpunkten als machbar erscheint – ein Phänomen, das als „Corner Cutting“ bezeichnet wird. Feinere Zeitraster mildern dieses Artefakt, können es jedoch nie vollständig beseitigen und erhöhen zudem die Rechenzeit.
Wir schlagen ein neues Schema zur Vermeidung von Hindernissen zwischen den Zeitpunkten für polyedrische Hindernisse vor. Die facettendefinierenden Halbräume unterteilen den dreidimensionalen Missionsraum in Teilgebiete, die wir mit binären Vorzeichenvektoren kodieren. Machbare Ein-Schritt-Bewegungen entsprechen einer bestimmten Teilmenge dieser Vektoren; wir (i) zählen diese Menge vollständig auf und (ii) geben eine ganzzahlige Polytopformulierung an, die sie ohne zusätzliche Zustandsvariablen oder zusätzliche Zeitschritte sicherstellt. Für planare Bewegungen mit einer einzigen dreieckigen Flugverbotszone beweisen wir, dass die Formulierung effizient ist – das Polytop entspricht der konvexen Hülle seiner 0/1-Punkte.
Die Methode wird qualitativ mit bestehenden Techniken zur Vermeidung von Hindernissen zwischen den Zeitpunkten verglichen und ihre Grenzen werden diskutiert. Rechenexperimente mit einem gemischt-ganzzahligen linearen Optimierungsmodell für die Missionsplanung von UAVs, gelöst von Gurobi, zeigen, dass die neue Formulierung realistische Routen bei konkurrenzfähigen oder niedrigeren Rechenzeiten erzielt
Zirkuläre Datenwertschöpfung
No full textOne fundamental problem hindering the achievement of a circular economy is the limited utilisation of data and the persistence of information asymmetries between value chain stakeholders. Although large volumes of data exist across product life cycles, they are often unevenly distributed and lack transparency and collaboration. Digital technologies are increasingly promoted as enablers to bridge these gaps. The discourse and theoretical basis in this context centre on three interlinked elements that must be considered as an integrated system: data, stakeholders, and sustainability. Previous research has tended to analyse these elements separately, while this thesis argues that they need to be studied together to understand under which conditions data can create value for circularity. This provides the rationale for introducing and exploring the concept of circular data value creation (CDVC), a framework that synthesizes these core elements to provide a holistic understanding of how data can generate value within the circular economy. Within this framework, the Digital Product Passport (DPP) is conceptualized as a tool that interlinks these components, supporting a system-of-systems approach.
The research unfolds through three studies, each addressing different aspects of the CDVC framework. The first study (article 1) focuses on the role of data as the starting point of potential value retention and creation for circularity. It presents an explorative analysis of a large-scale repair dataset to highlight challenges in data structuring and potential applications for enhancing circularity. This study reveals that stakeholder-generated data, such as repair records, is often underutilized, burdened by non-standardized coding, missing contextualization, and limited sample sizes. The findings underscore the necessity for robust cleaning techniques, harmonization across data formats, and incentives to encourage data sharing.
Moving beyond the operational level, the second study (article 2) addresses stakeholder dynamics necessary for effective data utilization. It investigates information asymmetries along product lifecycles, assessing the role of DPPs in mitigating these barriers. The study identifies information barriers rooted in economic, social, and technological constraints and discusses how DPPs could address these. However, while DPPs and other digital tools aim to reduce information barriers, they also introduce environmental costs that must be assessed (article 3). A meta-analysis of life cycle assessments (LCAs) of digital infrastructures, such as those used in DPPs, evaluates whether the sustainability benefits, such as improved repair and reuse, outweigh the carbon footprint of digital systems. The findings show that DPPs can contribute to sustainability, but their impact depends on the extent to which they are adopted and effectively used across the value chain.
Integrating theoretical insights with empirical evidence, this thesis offers an understanding of how data, enabled by digital tools, can support circular economy practices. It combines conceptual understanding and practical application. The CDVC framework lays the groundwork for future work, such as the quantification of higher-order sustainability impacts of data-sharing tools or understanding how digital interfaces influence engagement with repair, reuse, and recycling.Ein zentrales Hindernis für die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft ist die begrenzte Nutzbarkeit verfügbarer Daten sowie das Fortbestehen von Informationsasymmetrien zwischen Akteuren entlang der Wertschöpfungskette. Obwohl über den Produktlebenszyklus hinweg große Datenmengen existieren, sind diese häufig ungleich verteilt, wenig transparent und kaum koordiniert. Digitale Technologien werden zunehmend als zentrale Hebel zur Überwindung dieser Defizite diskutiert. Die theoretische Grundlage dieser Arbeit beruht auf drei eng verknüpften Elementen: Daten, Akteure und Nachhaltigkeit. Während frühere Forschungsarbeiten diese Dimensionen meist getrennt betrachten, wird hier argumentiert, dass ihre Integration entscheidend ist, um zu verstehen, unter welchen Bedingungen Daten zirkulären Nutzen stiften können. Vor diesem Hintergrund wird das Konzept der „Circular Data Value Creation“ (CDVC) entwickelt, ein Rahmenmodell, das diese Kernelemente systemisch verknüpft. Der Digitale Produktpass (DPP) wird dabei als digitales Werkzeug verstanden, das Schnittstellen zwischen diesen Elementen strukturiert und Datenflüsse gezielt unterstützt.
Die Forschung basiert auf drei Studien, die unterschiedliche Aspekte des CDVC-Rahmens beleuchten. Die erste Studie (Artikel 1) untersucht die Rolle von Daten als Ausgangspunkt zirkulärer Wertschöpfung. Anhand einer explorativen Analyse eines umfangreichen Reparaturdatensatzes werden Herausforderungen der Datenstrukturierung sowie Potenziale für Kreislaufstrategien aufgezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass Stakeholder-Daten wie Reparaturprotokolle häufig ungenutzt bleiben, bedingt durch uneinheitliche Kodierung, fehlende Kontextualisierung und unvollständige Erfassung. Es bedarf technischer Aufbereitung, Harmonisierung und Anreizen für die Weitergabe solcher Daten.
Die zweite Studie (Artikel 2) analysiert die Interaktion zwischen Akteuren und untersucht Informationsasymmetrien entlang des Produktlebenszyklus. Sie prüft, inwiefern digitale Werkzeuge wie der DPP zur Überwindung dieser Barrieren beitragen können. Identifiziert werden Informationshürden, die das Erreichen zirkulärer Ziele behindern und deren mögliche Adressierung durch den DPP.
Die dritte Studie (Artikel 3) stellt schließlich die Frage, ob digitale Lösungen zur Förderung der Zirkularität ökologische Zusatzbelastungen verursachen. Eine Meta-Analyse von Ökobilanzen digitaler Infrastrukturen (z. B. DPP-Systeme) bewertet, ob deren Umweltnutzen, etwa durch verlängerte Produktnutzung, die zusätzlichen Emissionen rechtfertigt. Die Ergebnisse zeigen, dass der Beitrag zur Nachhaltigkeit stark von der tatsächlichen Nutzung durch Akteure entlang der Wertschöpfungskette abhängt.
Diese Dissertation verbindet theoretische Konzepte mit empirischer Evidenz und liefert ein vertieftes Verständnis darüber, wie datenbasierte Instrumente die zirkuläre Transformation fördern können. Das CDVC-Rahmenwerk bietet eine konzeptionelle Grundlage für künftige Forschung zu datenbasierten Ansätzen im Kontext der Kreislaufwirtschaft
Cybercrime as a hybrid overall phenomenon : individual phenomena between digitally influenced forms of crime, analogue prosecution, and normative classification
No full textDiese Dissertation untersucht das Phänomen Cybercrime in seiner hybriden Ausprägung zwischen analog geprägten Tatstrukturen und dem Einsatz digitaler Tatmittel. Ziel ist es dabei, ein strukturorientiertes Verständnis zu entwickeln, das die wachsende Komplexität digital geformter Kriminalität im institutionellen Rahmen der Strafverfolgung abbildet. Im Zentrum steht die Frage, wie staatsanwaltschaftliche Ermittlungs- und Organisationsprozesse am Beispiel der Schwerpunktstaatsanwaltschaft Cottbus strukturell, epistemisch und operativ auf diese Herausforderungen reagieren können.
Die Methodik kombiniert qualitative Interviews mit Vertreter:innen einer Strafverfolgungsbehörde sowie internationaler Organisationen mit einer strukturierten Dokumentenanalyse und einer Sekundärdatenauswertung der Staatsanwaltschaftsstatistik des Landes Brandenburg. Daraus wurde das OET-Cybercrime-Modell entwickelt, das digitale Delikte entlang ontologischer, epistemologischer und institutioneller Dimensionen systematisiert.
Die Analyse zeigt deutliche Spannungen zwischen normativer Anspruchslage und tatsächlicher Verfahrenspraxis. Fehlende Klassifizierungen digitaler Fallstrukturen, informelle Wissensspeicherung sowie nicht abgestimmte Ressourcenzuweisungen erschweren eine zielgerichtete und rechtsstaatlich belastbare Verfolgung hybrider Delikte. Übergabeverluste sowie unklare Zuständigkeiten gefährden die Beweissicherung und führen zu Effizienzverlusten im Ermittlungsprozess.
Zur Behebung dieser Defizite schlägt die Arbeit vier zentrale Maßnahmen vor:
(1) ein gestuftes Hybriditätsscreening zur ersten Fallbewertung, (2) ein KI-gestütztes Feedbacksystem zur Qualitätssicherung, (3) eine virtuelle Trainingsumgebung in Form eines digitalen Zwillings sowie (4) die Integration internationaler Fortbildungsformate, wie etwa des EEBC-Kurses unter Leitung von Interpol.
Letzterer sollte in enger Kooperation mit der BTU in eine strukturierte Fortbildungsarchitektur eingebunden werden.
Die Dissertation versteht Cybercrime nicht nur als technisches Deliktfeld, sondern als Ausdruck eines tiefergreifenden Wandels staatlicher Ordnung im Cyberraum. Sie entwickelt ein Modell institutionellen Lernens, das juristische, technische und organisatorische Perspektiven zu einer widerstandsfähigen Struktur digitaler Strafverfolgung verbindet.This dissertation examines the phenomenon of cybercrime in its hybrid manifestation, situated between traditionally analogue crime structures and the use of digital tools in criminal acts. The aim is to develop a structure-oriented understanding that captures the growing complexity of digitally shaped criminality within the institutional framework of law enforcement. The central research question explores how prosecutorial investigation and organizational processes – exemplified by the Specialised Public Prosecutor’s Office in Cottbus – can respond structurally, epistemically, and operationally to these evolving challenges.
The methodology combines qualitative interviews with representatives of a law enforcement authority and international organizations, a structured document analysis, and secondary data analysis of the prosecution statistics from the federal state of Brandenburg. Based on these, the OET-Cybercrime Model was developed, which systematizes digital offences along ontological, epistemological, and institutional dimensions.
The analysis reveals significant tensions between normative expectations and actual procedural practices. The absence of classification systems for digital case structures, informal knowledge retention, and uncoordinated resource allocation hinder effective and constitutionally sound prosecution of hybrid offences. Breakdowns in case transitions and unclear responsibilities jeopardize the preservation of evidence and lead to efficiency losses in the investigative process.
To address these shortcomings, the dissertation proposes four key measures:
(1) a tiered hybrid screening mechanism for initial case assessment, (2) an AI-supported feedback system for quality assurance, (3) a virtual training environment in the form of a digital twin, and (4) the integration of international training formats such as the EEBC course under the direction of Interpol.
The latter should be embedded into a structured training framework in close cooperation with BTU.
This dissertation understands cybercrime not merely as a technical category of crime, but as a reflection of a deeper transformation of state order in the cyberspace. It pro-poses a model of institutional learning that integrates legal, technical, and organizational perspectives into a resilient framework for digital criminal prosecution
Neuroadaptive Technology Conference 2025 Proceedings (NAT'25)
No full textNeuroadaptive Technology (NAT) continues to advance the integration of real-time neurophysiological measures into adaptive intelligent systems. The Neuroadaptive Technology Conference 2025 (NAT’25), held in Berlin, Germany, brought together scientists and practitioners from neuroscience, computer science, engineering, and the social sciences, alongside representatives from politics, industry, and funding agencies. The conference emphasized both scientific and societal dimensions of neuroadaptive systems, particularly their implications for ethics, policy, and innovation ecosystems. Current developments showcased at NAT’25 highlight how neuroadaptive methods are being extended beyond the laboratory to real-world applications through Brain–Artificial Intelligence Interfaces (BAIs), explainable and neuroadaptive AI (XAI/NAI), and multimodal physiological computing. A recurrent theme across sessions was the societal responsibility accompanying the increasing agency of neuroadaptive and AI-driven systems — from workplace and healthcare applications to autonomous technologies. The programme included six keynote lectures, invited panels, and over forty peer-reviewed contributions covering Brain–Computer and Brain–AI Interfaces, Human–AI Co-Adaptation, Neuroadaptive Systems in Society, Ethics and Regulation, and Machine Learning for Applied Neuroscience. NAT’25 thus marked a further consolidation of the field toward human-aligned, context-sensitive, and socially responsible artificial intelligence.Die Neuroadaptive Technologie (NAT) entwickelt die Integration neurophysiologischer Echtzeitmessungen in adaptive intelligente Systeme konsequent weiter. Die Neuroadaptive Technology Conference 2025 (NAT’25), die in Berlin stattfand, vereinte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Neurowissenschaften, Informatik, Ingenieurwesen und Sozialwissenschaften sowie Vertreter aus Politik, Industrie und Förderinstitutionen. Im Mittelpunkt der Konferenz standen sowohl die wissenschaftlichen als auch die gesellschaftlichen Dimensionen neuroadaptiver Systeme, insbesondere ihre ethischen, regulatorischen und politischen Implikationen. Die auf der NAT’25 präsentierten Entwicklungen zeigen, dass neuroadaptive Verfahren zunehmend aus dem Labor in reale Anwendungskontexte überführt werden – etwa durch Brain–Artificial Intelligence Interfaces (BAI), erklärbare und neuroadaptive KI (XAI/NAI) sowie multimodales Physiological Computing. Ein wiederkehrendes Thema war die gesellschaftliche Verantwortung, die mit dem zunehmenden Handlungsspielraum neuroadaptiver und KI-basierter Systeme einhergeht – von Anwendungen in Arbeit und Gesundheit bis hin zu autonomen Technologien. Das Programm umfasste sechs Keynotes, eingeladene Diskussionsrunden und über vierzig begutachtete Beiträge zu den Themen Brain–Computer- und Brain–AI-Interfaces, Mensch–KI-Koadaptation, Neuroadaptive Systeme in der Gesellschaft, Ethik und Regulierung sowie Machine Learning für angewandte Neurowissenschaften. Damit markierte die NAT’25 einen weiteren Schritt hin zu kontextsensitiver, menschenzentrierter und gesellschaftlich verantwortungsvoller Künstlicher Intelligenz
Technology of the landscape : on the traces of the unity of technique with Gilbert Simondon, supplemented by an appendix on the question: What can be learned about the invention of landscapes and constructive ecological action with Simondon of green toads and calcareous grasslands
No full textDas Ziel dieser Arbeit ist es, zu zeigen, dass sich ein angemessenes, technisch vermitteltes Verhältnis des Menschen zur Welt, eine zeitgemäße Technologie im Sinne Gilbert Simondons als eine der Landschaft begreifen lässt. Die Arbeit zeigt, dass Simondons Blick auf die Technik im Kern und nicht zufällig ein landschaftlicher ist. Die Bedeutung, die Simondon dem „Geografischen“, nicht zuletzt in seinen Überlegungen zur Technik, zumisst, kann als Ausdruck der für das moderne Denken generell fundamentalen Konstitutionsfunktion der Landschaft als ästhetischer Kategorie aufgefasst werden. Simondon blickt auf eine Landschaft der Technik, was dabei jedoch weitgehend fehlt, sind dezidierte Überlegungen zu einer auf Lebewesen bezogenen Technik, obwohl er gerade sie und insbesondere deren wissenschaftliche Fundierung als elementare Voraussetzung dessen erachtet, was er als „Einheit der Technik“ bezeichnet. Wie die Arbeit zeigt, kann die Ökologie und insbesondere der Ökosystembegriff als Ausdruck genau jenes fehlenden Teils erachtet werden. Eine der Einheit der Technik bei Simondon korrespondierende „Technologie“ findet ihren Ausdruck damit in der als Ökosystem begriffenen Landschaft, einer Mischung aus Menschlichem und Natürlichem, Abiotischem und Biotischem, Menschen, Maschinen, heterogenen Biospezies und unbelebter Materie.
Entlang von Simondons Rezeptionsgeschichte wird in Kapitel 2 die Relevanz seines Denkens für die Diskussion um den Begriff der Landschaft begründet. Kapitel 3 demonstriert das Potenzial von Simondons Begriffsapparat für die Strukturierung eines radikal relationalen Weltbilds. In Kapitel 4 werden Modi der Vermittlung dieser Relationalität erschlossen, wobei sich die Landschaft als mittlere wie vermittelnde Größenordnung ausweisen lässt. Auf Basis von Simondons Ästhetikbegriff wird in Kapitel 5 die politische Bedeutung ästhetischer Landschaft und das Problem ästhetizistischen Handelns beleuchtet sowie der Begriff der ästhetischen Anomalie als Konstitutionsmoment eines adäquaten moralischen Handelns (sensu Simondon) vorgeschlagen. Kapitel 6 folgt der Spur des fehlenden Teils zur Einheit der Technik bei Simondon und beleuchtet dabei die Bedeutung eines ökologischen wie landschaftlichen Denkens sowie insbesondere des Ökosystembegriffs für Simondons Technik- bzw. Technologieverständnis. In Kapitel 7 werden in Anschluss an Simondons Begriff des Transindividuellen einige Grundzüge der Funktionsweise transspezifischer Kollektive erschlossen, also Kollektiven nicht nur einer, sondern heterogenen Biospezies. In Kapitel 8 werden die Bedingungen einer adäquaten „Technologie“ im Sinne Simondons rekapituliert und gezeigt, dass gerade eine „Technologie der Landschaft“ als eine „Technologie der Gegenwart“ aufgefasst werden muss. Im Anhang werden die Erkenntnisse der Arbeit auf eine konkrete Fallstudie bezogen, auf deren Basis schließlich die Möglichkeiten konstruktiven ökologischen Handelns ausgelotet werden.The aim of this work is to show that an appropriate, technically mediated human relationship to the world, a contemporary technology in the sense of Gilbert Simondon, can be understood as one of landscape. The work shows that Simondon’s view of technology is essentially and not coincidentally a landscape view. The importance that Simondon attaches to the “geographical”, not least in his reflections on technology, can be understood as an expression of the constitutive function of the “landscape” as an aesthetic category that is fundamental to modern thought in general. Simondon looks at a landscape of technology, but what is largely missing are decisive reflections on a technology related to living beings, although he considers it, and in particular its scientific foundation, to be an elementary prerequisite for what he calls the “unity of technic”. As the work shows, ecology and in particular the concept of ecosystems can be seen as an expression of precisely this missing part. A “technology” corresponding to Simondon’s unity of technic thus finds its expression in the landscape conceived as an ecosystem, a mixture of the human and the natural, the abiotic and the biotic, humans, machines, heterogenic biospecies and inanimate matter.
Along Simondon's reception history, chapter 2 justifies the relevance of his thinking for the discussion on the concept of landscape. Chapter 3 demonstrates the potential of Simondon's conceptual apparatus for structuring a radically relational worldview. Chapter 4 explores modes of mediating this relationality, with the landscape proving to be both a mediating as well as a media scale. Based on Simondon's concept of aesthetics, chapter 5 examines the political significance of the aesthetic landscape along the problem of aestheticist action and proposes the concept of aesthetic anomaly as a constitutive moment of adequate moral action (sensu Simondon). Chapter 6 follows the trail of the missing part on the unity of technic Simondon’s and illuminates the significance of ecological and landscape thinking for his understanding of technology. In chapter 7, following Simondon's concept of the transindividual, some basic features of the functioning of trans-specific collectives, i.e. collectives of heterogeneous biospecies, are developed. Chapter 8 recapitulates the conditions of an adequate “technology” in Simondon's sense and shows that a “technology of the landscape” must be understood in certain ways as a “technology of the present”. In the appendix, the findings of the work are related to a concrete case study, that explores the possibility of constructive ecological action
Arriving in pediatrics : supporting nurses in their induction into pediatric fields of practice ; a handout for practice facilities and nurses
No full textPflegerische Situationen in pädiatrischen Handlungsfeldern sind vielfältig und anspruchsvoll. Bereits jetzt und in Zukunft besteht ein hoher Bedarf an qualifizierten Pflegefachpersonen in allen pädiatrischen Versorgungsbereichen. Generalistisch ausgebildete Pflegefachpersonen erlangen mit der Pflegeausbildung einen Berufsabschluss mit grundlegenden Kompetenzen für die pflegerische Versorgung von Menschen aller Altersstufen. Dennoch benötigen auch Pflegefachpersonen in dem Versorgungsbereich, in den sie einmünden, eine gute Einarbeitung, um spezifischen Anforderungen gerecht werden zu können. Diese Handreichung stellt eine konkrete Hilfe für die Einarbeitung von Pflegefachpersonen und ihren Mentor*innen in ausgewählten pädiatrischen Handlungsfeldern dar. Ziel dieser Handreichung ist es, die Attraktivität der pädiatrischen Handlungsfelder für Pflegefachpersonen aufzuzeigen und das „Ankommen“ von Pflegefachpersonen in pädiatrischen Handlungsfeldern zu unterstützen.Nursing situations in pediatric fields of activity are diverse and demanding. There is already a high demand for qualified nurses in all areas of pediatric care and they will continue to be in the future. With their nursing training, generalist nurses acquire a professional qualification with basic skills for caring for people of all ages. Nevertheless, nurses in the area of care they enter also need good induction training to meet specific requirements. This handout provides concrete assistance for the induction of nurses and their mentors in selected pediatric fields of activity. This handout aims to demonstrate the attractiveness of pediatric fields of activity for nurses and to support the “arrival” of nurses in pediatric fields of activity
Entscheidungen unter Risiko : eine ökonomische Analyse
No full textThis dissertation explores decision-making under risk through a comprehensive economic analysis. It aims to deepen our understanding of how individuals make choices when faced with uncertainty and risk, integrating various theoretical models and empirical findings. The thesis begins by surveying established models in the literature from economics, psychology and biology, highlighting their strengths and limitations. Subsequently, possible challenges and avenues forward are presented.
To highlight the limitations of a constant risk preference assumption, an experiment was carefully designed for the second paper. This study compares these models in an online experiment, emulating real-world investment decisions. The findings reveal significant deviations from traditional theories, suggesting the need for more flexible and encompassing frameworks. A change in individual decision-making behavior is observed between different rounds of the experiment, not only indicating a variable risk preference, but an adaptive decision-making process altogether.
To explore this on a theoretical level, this dissertation subsequently delves into the evolutionary dynamics of risk preferences, examining how different behavioral models survive and thrive in competitive environments. The results indicate that models which allow for adaptive risk preferences have an evolutionary advantage over those that do not. This questions the current empiric approach in search for a single risk preference parameter to explain and predict individual behavior. An observed change in the decision making process could be modelled with the assumption of bounded rationality, offering a more accurate depiction of human behavior.
Overall, this dissertation contributes to the field of behavioral economics by providing a nuanced understanding of decision-making under risk, surveying a wide array of models, criteria to evaluate them, and offering practical implications for policy-making and risk management. The work underscores the importance of integrating empirical evidence with theoretical advancements to better comprehend and predict behavior in uncertain environments.Diese Dissertation untersucht das Entscheidungsverhalten unter Risiko anhand einer umfassenden ökonomischen Analyse. Sie zielt darauf ab, unser Verständnis dafür zu vertiefen, wie Individuen Wahlentscheidungen treffen, wenn sie mit Unsicherheit und Risiko konfrontiert sind, und integriert dabei verschiedene theoretische Modelle und empirische Erkenntnisse. Die Arbeit beginnt mit einem Überblick über etablierte Modelle aus den Bereichen Wirtschaftswissenschaften, Psychologie und Biologie, wobei ihre Stärken und Schwächen hervorgehoben werden. Anschließend werden mögliche Herausforderungen und zukünftige Forschungsansätze aufgezeigt.
Um die Beschränkungen der Annahme einer konstanten Risikopräferenz zu verdeutlichen, wurde für die zweite Studie ein Experiment konzipiert. Diese Studie vergleicht Entscheidungsmodelle in einem Online-Experiment, welches reale Investitionsentscheidungen nachahmt. Die Ergebnisse zeigen signifikante Abweichungen von traditionellen Theorien und legen nahe, dass flexiblere und umfassendere Modelle erforderlich sind. Zwischen den verschiedenen Durchläufen des Experiments lässt sich eine Veränderung im individuellen Entscheidungsverhalten beobachten, die nicht nur auf eine variable Risikopräferenz hinweist, sondern auf einen insgesamt adaptiven Entscheidungsprozess.
Um dies auf theoretischer Ebene zu untersuchen, widmet sich die Dissertation anschließend den evolutionären Dynamiken von Risikopräferenzen und prüft, wie unterschiedliche Verhaltensmodelle in Wettbewerbsumgebungen bestehen und sich durchsetzen. Die Befunde deuten darauf hin, dass Modelle, die adaptive Risikopräferenzen zulassen, einen evolutionären Vorteil gegenüber solchen ohne diese Eigenschaft besitzen. Dies stellt den aktuellen empirischen Ansatz infrage, in dem nach einem einzigen Parameter für die Risikopräferenz gesucht wird, um individuelles Verhalten zu erklären und vorherzusagen. Die beobachtete Veränderung im Entscheidungsprozess lässt sich durch die Annahme begrenzter Rationalität modellieren und liefert damit eine realitätsnähere Abbildung menschlichen Verhaltens.
Insgesamt leistet diese Dissertation einen Beitrag zur Verhaltensökonomie, indem sie ein nuanciertes Verständnis von Entscheidungen unter Risiko vermittelt, eine breite Palette von Modellen und Evaluationskriterien darlegt und praktische Implikationen für Politikgestaltung und Risikomanagement aufzeigt. Die Arbeit unterstreicht die Bedeutung der Integration empirischer Evidenz und theoretischer Weiterentwicklungen, um Verhalten in unsicheren Umgebungen besser zu verstehen und vorherzusagen
Fortschritte in der industriellen Wärmerückgewinnung und Wärmepumpenintegration : stationäre und zeitaufgelöste Ansätze
No full textDecarbonizing the industrial sector requires efficient use and electrification of process heat. Industrial heat pumps offer an efficient way to electrify process heat of temperatures up to 450 °C depending on the process and economic boundary conditions.
However, mere substitution of conventional boiler systems with heat pumps is non trivial, as the efficiency of a heat pump strongly depends on the temperature levels it operates between and consequently its integration point. Conventional heat pump integration provides thermodynamic guidance, though it does not assess economic- or ecological optimal integration. Furthermore, the existing methods typically consider static or semi-static process data, although most industrial processes experience temperature and heat load fluctuations in the process streams.
The current thesis explores optimal heat pump integration and the incorporation of time-resolved process data in Process Integration methodologies. To establish the foundations of heat pump integration, an analytical equation for the optimal heat pump heat sink temperature is derived. The equation reveals key parameters influencing heat pump integration and their respective impact.
While the analytical equation determines the optimal heat pump integration for stationary process data, real world heat pump integration is influenced by process fluctuations. These fluctuations can impact heat transfer, affecting the efficiency of both heat recovery and heat pumps. To account for process fluctuations in heat exchanger network design, hourly process data is clustered into a representative dataset.
Consequently, a heat exchanger network is designed and evaluated through dynamic simulation. An annual heat recovery benchmark, derived from hourly heat recovery potentials, serves as a reference. For heat pump integration with time-resolved process data, a method utilizing mathematical programming is introduced. To quantify the benefits, the method is put into comparison with conventional approaches as the Time-Average-Model. The method was further extended to assess the impact and requirement for heat pump load flexibility by introducing a reduced-order part load heat pump model.
The analytical equation revealed that the electricity-to-reference fuel price ratio is the most influential parameter for heat pump adoption in industry, thus offering valuable insight for policy development. Despite the added complexity of time-resolved process data, the work demonstrated that accounting for hourly process demands provides significant economic and environmental benefits while improving technical feasibility. This highlights the potential of leveraging time-resolved data in process design to improve both economic performance and decarbonization.Die Dekarbonisierung des Industriesektors erfordert eine effiziente Nutzung und Elektrifizierung von Prozesswärme. Industrielle Wärmepumpen bieten eine effiziente Möglichkeit, Prozesswärme bei Temperaturen von bis zu 450 °C zu elektrifizieren, abhängig von den Prozess- und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Der bloße Ersatz fossiler Wärmeerzeuger durch Wärmepumpen ist jedoch nicht trivial, da die Effizienz einer Wärmepumpe von den Temperaturniveaus abhängt, zwischen denen sie betrieben wird, und somit von ihrem Integrationspunkt. Konventionelle Methoden zur Wärmepumpenintegration bieten zwar thermodynamische Leitlinien, umfassen jedoch nicht die wirtschaftlich oder ökologisch optimale Integration. Zudem berücksichtigen bestehende Ansätze typischerweise statische oder semi-statische Prozessdaten, obwohl die meisten industriellen Prozesse Schwankungen in Temperatur und Wärmelast der Prozessströme aufweisen.
Die vorliegende Dissertation untersucht die optimale Integration von Wärmepumpen sowie die Einbindung zeitaufgelöster Prozessdaten in Methoden der Prozessintegration. Zur Erweiterung der Wärmepumpenintegration wird eine analytische Gleichung für die ökonomisch- oder ökologisch-optimale Wärmesenken-Temperatur hergeleitet, die die Einflussparameter und deren Auswirkungen aufzeigt. Während die analytische Gleichung die optimale Wärmepumpenintegration für stationäre Prozessdaten bestimmt, wird die reale Wärmepumpenintegration durch Prozessschwankungen beeinflusst. Diese Schwankungen können den Wärmeübergang verändern und damit die Effizienz sowohl der Wärmerückgewinnung als auch der Wärmepumpen beeinflussen. Zur Berücksichtigung dieser Schwankungen wurden stündliche Prozessdaten durch Clustering vereinfacht. Anschließend wurde ein Wärmeübertragernetzwerk entworfen und mit dynamischer Simulation bewertet, wobei ein jährlicher Wärmerückgewinnungsbenchmark als Referenz diente. Für die Integration von Wärmepumpen mit zeitaufgelösten Prozessdaten wurde eine Methode auf Basis mathematischer Programmierung vorgestellt. Um die Vorteile dieser Methode zu quantifizieren, wurde sie mit herkömmlichen Ansätzen, wie dem Time-Average Model, verglichen. Die Methode wurde erweitert, um die Auswirkungen und Anforderungen an die Lastflexibilität von Wärmepumpen zu bewerten.
Die analytische Gleichung zeigte, dass das Verhältnis von Strompreis zu Referenzbrennstoffpreis der wichtigste Parameter für die Wärmepumpenintegration in der Industrie ist. Trotz der zusätzlichen Komplexität durch zeitaufgelöste Prozessdaten, zeigt die vorliegende Forschung, dass deren Berücksichtigung erhebliche wirtschaftliche und ökologische Vorteile bietet und gleichzeitig die technische Funktionsfähigkeit verbessert. Dies unterstreicht das Potenzial zeitaufgelöster Daten im Prozessdesign zur Verbesserung sowohl der wirtschaftlichen Leistung als auch der Dekarbonisierung
Bodenbewohnende Arthropoden als ein Verbreitungsmechanismus für die phytopathogenen Pilze Fusarium und Alternaria
No full textActively moving animals connect populations by transporting other organisms and their propagules, such as seeds or spores. These animals are also known as genetic mobile linkers and can alter the genetic structure of populations. So far, the mobile link concept is rarely considered in studying the spatio-temporal patterns of plant diseases, although many of the causal agents are dispersed by arthropods.
This study identifies the potential of ground-dwelling arthropods, especially carabid beetles, as mobile linkers for Fusarium, Alternaria and other filamentous fungi between crop fields and kettle holes. These small water bodies are surrounded by permanent semi-natural vegetation and are essential habitats for many arthropod groups. Many Fusarium and Alternaria species are relevant crop pathogens but are also often found in the litter layer and on weeds. Both fungal genera are often associated with various arthropod species and some Fusarium species are spread by arthropods in different cropping systems. However, it is not known whether beneficial arthropods also spread Fusarium and Alternaria, although an interaction within the litter layer is highly likely. Furthermore, carabid beetles are highly mobile and frequently move between arable and semi-natural habitats.
At first, I quantified the interaction of carabid beetles and fungi by using pitfall traps in wheat fields close to the kettle hole margins and screened the beetles with molecular and microbiological approaches for fungal propagules (Chapter 3). The results showed that, carabid beetles frequently interacted with Fusarium, Alternaria and always with filamentous fungi in general. Furthermore, smaller carabid species showed a lower fungal load than larger ones.
Thereupon, I aimed to identify the limitations of this dispersal mechanism by comparing the Fusarium community composition in the litter of the kettle hole margin, the crop field soil and the body surface of ground-dwelling arthropods. (Chapter 4). I detected three distinct Fusarium communities with the highest Fusarium species richness on the arthropods, which consisted of Fusarium species from both habitats. Therefore, the results indicate a non-selective transport mechanism of Fusarium propagules that neither promotes nor hinders certain species. At last, we analyzed the spillover effects of carabid beetles from kettle holes into adjacent crop fields with directional pitfall traps (Chapter 5). The distance to the kettle hole and the beetles' ingoing or outgoing movement direction did not significantly affect the carabid community. In contrast, the activity density was 1.6 and species richness was 1.1 times higher in early summer than in late spring. The taxonomical and functional composition also differed between the seasons. These results indicate that carabid beetles and other ground -welling arthropods might be relevant mobile linkers for Fusarium, Alternaria and other fungi and that seasonality might affect this mechanism.Sich aktiv fortbewegende Tiere, fungieren als "genetic mobile links" und tragen durch den Transport von anderen Organismen, wie Samen oder Sporen, zur Verbindung von Populationen bei und können deren genetische Struktur verändern. Diese Studie untersucht das Potenzial von Laufkäfern als "genetic mobile links" für filamentöse Pilze zwischen Getreidefeldern und Söllen. Diese Gewässer sind von einer dauerhaften, naturnahen Vegetation umgeben und stellen bedeutende Lebensräume für zahlreiche Arthropodengruppen dar. Fusarium- und Alternaria-Arten sind Krankheitserreger von Kulturpflanzen und kommen auch in der Streuschicht und auf Beikräutern vor. Einige Arten werden durch Arthropoden verbreiten. Es ist nicht bekannt, ob nützliche Arthropoden auch Fusarium und Alternaria verbreiten, obwohl eine Interaktion innerhalb der Streuschicht sehr wahrscheinlich ist. Außerdem sind Laufkäfer sehr mobil und bewegen sich häufig zwischen Ackerbau und naturnahen Lebensräumen.
Die Interaktion zwischen Laufkäfern und Pilzen wurde mit Barberfallen in Weizenfeldern quantifiziert und die Käfer mit molekularen und mikrobiologischen Methoden auf Pilzsporen untersucht (Kapitel 3). Die Ergebnisse ergaben, dass Laufkäfer häufig mit den Pilzen Fusarium, Alternaria und Fadenpilzen interagieren. Kleinere Carabidenarten wiesen eine geringere Pilzbelastung auf als größere Arten.
Als nächstes wurden die Limitierungen dieses Ausbreitungsmechanismus ermittelt, durch einen Vergleich der Zusammensetzung der Fusarium-Gemeinschaft in der Streu am Rande des Solls, im Ackerboden und auf der Körperoberfläche von bodenbewohnenden Arthropoden (Kapitel 4). Es konnten drei verschiedene Fusarium-Gemeinschaften mit dem höchsten Artenreichtum auf den Arthropoden nachgewiesen werden. Die Ergebnisse weisen auf einen nicht-selektiven Transportmechanismus von Fusarienarten hin. Im fünften Kapitel wurden "Spill-over Effects" von Laufkäfern aus Kessellöchern in angrenzende Felder untersucht. Entfernung zum Soll und Bewegungsrichtung der Käfer hatten keinen Einfluss auf die Carabidengemeinschaft. Im Frühsommer waren es 1,6-mal mehr und 1,1-mal mehr Arten als im späten Frühjahr. Im Jahresverlauf wiesen die Carabiden Unterschiede in der Zusammensetzung auf.
Laufkäfer und andere bodenbewohnende Arthropoden stellen bedeutsame "mobile linker" für Pilze dar. Die Jahreszeit könnte diesen Mechanismus beeinflussen