University of Kaiserslautern
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Effiziente Berechnung von Schalenstrukturen aus hochkomplexen CAD-Modellen
Get PDFThe main objective of this project is developing an efficient shell element for the large deformation analysis of complex thin-walled structures based on the geometry description of Computer-Aided design (CAD) software. The intended field of application are CAD models of built structures, but applications in other fields of engineering are akin possible. The basic idea is to combine exact geometry description by Non-Uniform Rational B-splines (NURBS) with the interesting properties of the spectral element method (SEM), where nodal points, i.e. discrete points where all unknown quantities are defined, and integration points, i.e. points where the relevant equations are evaluated, coincide. The location of these points and the nodal normal vectors are computed exactly from the CAD model. The discretization effort is kept minimal since the patch-wise definition of the CAD domains is retained. Interpolation of unknown quantities and derivatives thereof are obtained using Lagrange basis functions, which provide a proper and stable base also for high order computations, while the use of NURBS basis functions for the description of the shape of the elements removes the geometrical approximation error.
The implemented SEM shell formulation overcomes the major shortcomings of pure isogeometric (IGA) shell formulations, where both geometry and unknowns are interpolated by NURBS functions. The numerical examples show that the developed SEM shell yields stable condition numbers and significantly alleviates locking effects for high orders of basis functions. As expected, a simple rotational formulation is sufficient in SEM to obtain results with comparable accuracy as an IGA shell with complicated rotational formulation. In contrast to the initial hypothesis, we discovered that the intended non-isoparametric formulation using both Lagrange and NURBS basis functions is not required to obtain high accuracy results. The specially developed benchmark parcour has shown that the geometrical approximation error is much smaller than the interpolation error. Thus, we adapted the work programme of the project and implemented an isoparametric spectral shell element (SEMI) formulation. The results of the benchmark parcour revealed that for all examples, the SEMI shell performed as least as good as the IGA shell. Surprisingly, we discovered that especially for complicated geometries, i.e. high and highly changing curvature, the SEMI formulation performed more robust and accurate as the IGA shell. By exploiting the Kronecker-Delta property of SEM, we could show that significant gains in computational costs of element stiffness matrices are possible in comparison to IGA. The project provided a deep understanding of the significance of exact geometry representation, which are of high interest to the shell formulation community. In combination with the shown efficiency of SEM, this paves the way for high efficiency computations of complex geometries using SEM formulations.Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung effizienter Schalen-Elemente für die Berechnung komplexer dünnwandiger Strukturen, basierend auf der Geometriebeschreibung von Computer-Aided Design (CAD) Software. Das primäre Anwendungsgebiet sind CAD-Modelle von Bauwerken, jedoch sind auch Anwendungen in anderen Ingenieurdisziplinen möglich. Die Grundidee ist, die exakte Geometriebeschreibung durch Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) mit den interessanten Eigenschaften der Spektralen-Elemente-Methode (SEM) zu kombinieren, bei der Knoten, d. h. diskrete Punkte, an denen die unbekannten Größen definiert sind, und Integrationspunkte, d. h. Punkte, an denen die relevanten Gleichungen ausgewertet werden, zusammenfallen. Die Lage dieser Punkte und die Knoten-Normalenvektoren werden exakt aus dem CAD-Modell berechnet. Der Diskretisierungsaufwand wird minimiert, da die CAD-Teilgebiete beibehalten werden. Die Interpolation unbekannter Größen und deren Ableitungen erfolgt mit Lagrange-Basisfunktionen, die eine verlässliche Grundlage auch für Berechnungen mit hohen Ansatzordnungen bilden, während die Beschreibung der Elementform durch NURBS-Basisfunktionen den geometrischen Approximationsfehler beseitigt.
Die implementierte SEM-Schalenformulierung überwindet einige Nachteile isogeometrischer (IGA) Schalenelemente, bei denen Geometrie und Unbekannte durch NURBS-Funktionen interpoliert werden. Die numerischen Beispiele zeigen, dass die SEM-Schale stabile Konditionszahlen liefert und Locking-Effekte bei hohen Ordnungen der Basisfunktionen signifikant verringert. Wie erwartet reicht eine einfache Rotationsformulierung für SEM aus, um Ergebnisse vergleichbarer Genauigkeit wie eine IGA-Schale mit komplizierter Rotationsformulierung zu erzielen. Im Gegensatz zur anfänglichen Hypothese ist die nicht-isoparametrische Formulierung, die sowohl Lagrange- als auch NURBS-Basisfunktionen verwendet, nicht erforderlich, um präzise Ergebnisse zu erzielen. Der entwickelte Benchmark-Parcours hat gezeigt, dass der geometrische Approximationsfehler viel kleiner ist als der Interpolationsfehler. Daher haben wir das Arbeitsprogramm des Projekts angepasst und eine isoparametrische Spektral-Schalenformulierung (SEMI) implementiert. Im Benchmark-Parcours schneidet die SEMI-Schale in allen Beispielen mindestens genauso gut wie die IGA-Schale ab. Überraschenderweise ist die SEMI-Schale insbesondere bei Geometrien mit hoher und stark variierender Krümmung robuster und genauer als die IGA-Schale. Durch die Ausnutzung der Kronecker-Delta-Eigenschaft der SEM sind signifikante Einsparungen bei den Berechnungskosten der Elementsteifigkeitsmatrizen im Vergleich zu IGA möglich. Das Projekt hat ein tiefes Verständnis für die Bedeutung der exakten Geometrie-Darstellung vermittelt, was für die Schalen-Community von großem Interesse ist. In Kombination mit der gezeigten Effizienz der SEM ebnet dies den Weg für hoch-effiziente Berechnungen komplexer Geometrien unter Verwendung von SEM-Formulierungen
Amtliche Bekanntmachung der RPTU Kaiserslautern-Landau 2025.07
Get PDFAmtliche Bekanntmachung der RPTU Nr.7/10.09.202
Von „Crooked Hillary“ zu „STOP THE STEAL“ – Die Entwicklung und Wirkung von Donald Trumps Fake-News-Frames auf Twitter/X in den Wahlkämpfen 2016, 2020 und 2024.
Get PDFDie Masterarbeit untersucht die Entwicklung und Wirkung von Donald Trumps Fake-News-Frames auf Twitter/X in den US-Wahlkämpfen 2016, 2020 und 2024. Ziel ist es, zentrale Fake-News-Narrative zu identifizieren, in Frames zu kategorisieren und anhand des Framing-Ansatzes von Robert Entman zu analysieren. Im Fokus steht der Wahlkampf 2024, dessen Ergebnisse mit den vorangegangenen Wahlkämpfen verglichen werden, um Kontinuitäten und Veränderungen in Trumps Kommunikationsstrategie aufzuzeigen.
Die Arbeit kombiniert eine theoretische Auseinandersetzung mit Fake News, sozialer Medienlogik und öffentlicher Meinungsbildung mit einer empirischen Analyse von Trumps Tweets. Dabei wird aufgezeigt, dass seine Fake-News-Frames systematisch zur Mobilisierung, Polarisierung und Delegitimierung demokratischer Institutionen genutzt werden. Besonders wirksam sind Frames zu Patriotismus, Gegnerdiffamierung und Systemkritik, die durch emotionale Sprache und Freund-Feind-Schemata eine geschlossene, polarisierende Weltdeutung erzeugen.
Die Ergebnisse verdeutlichen, dass Trumps Fake-News-Strategie kein zufälliges Phänomen, sondern ein bewusst eingesetztes Instrument politischer Kommunikation ist, das langfristige Auswirkungen auf öffentliche Meinungsbildung und demokratische Strukturen hat
A Macro Level Optimization Model for Sustainable Water Management
Get PDFThis volume 14 of the ‘Wasser Infrastruktur Ressourcen’ series is the dissertation of Timo C. Dilly. Finding holistic solutions for sustainable water management in settlements and cities is a complex task that depends on numerous variables, which emphasizes the need for a decision support tool. This thesis presents the newly developed Tool for Integrated Management and Optimization of the Urban Water Cycle (TIMO UWC). TIMO UWC is a macro-level Decision Support System (DSS) that considers water supply, urban drainage, wastewater treatment, rainwater harvesting and different water reuse concepts in one package. Required inputs are (1.) settlement characteristics, (2.) hydrological conditions and (3.) infrastructure characteristics. The TIMO UWC consists of a scenario manager, an optimization model, and a result visualization module. The optimization model is described in detail with all input parameters, decision variables, model constraints, objective functions and required preprocessing functions. Based on the urban water mass balance the optimization model solves a multi-criteria network flow problem. The model generates integrated solutions for urban water management systems by considering key evaluation criteria such as cost, emissions, space requirements, and evapotranspiration, which is used as an auxiliary parameter to estimate heat reduction. A literature review is conducted to define input parameters for all infrastructures within the urban water cycle, with a particular focus on infrastructure costs. For further considerations, characteristics for all infrastructures are defined to set up a baseline scenario. A baseline scenario with reasonable default values for all infrastructure characteristics is created, which serves as the basis for all subsequent tests and analyses. For proof of concept, the tool is tested by setting up two scenarios, a dense and a scattered settlement. For both the optimization results are compared with manually generated variants. It is shown that no better solution can be found by hand and the optimization calculates the costs correctly. A performance test is carried out to explore the limits of the model and to illustrate the relationships between individual input parameters and the optimization results. The analysis deals with the influence of population and settlement configurations, parameters of the cost function, hydrological conditions, and the multi-criteria assessment. The performance test indicated that the developed optimization model can quickly generate optimal solutions by automatically choosing a combination of infrastructure elements for integrated water management. The experiment highlights the substantial impact of the tested input parameters. The decision for or against decentralized infrastructures is significantly influenced by the settlement structure, e.g. the building density. The decision for or against reuse is influenced by the water demand and water availability in the settlement area. The hydrological conditions and the weighting of the evaluation criteria significantly influence the optimization results, potentially leading to complete system changes. The impact of climate change is subsequently explored through three hypothetical case studies: Firstly, for a village with agriculture, it is shown that the demand for irrigation water may necessitate water reuse. Additionally, treated wastewater should be stored in surface water reservoirs or in groundwater bodies to be available for irrigation when needed. Secondly, for a small town with industry, it is shown that conventional drainage systems can be effectively integrated with water reuse concepts. Industrial companies should reuse water to reduce the pressure on the existing water sources. In addition, the reuse of wastewater as service water must be considered. This requires a dual-pipe supply network, with one pipe for drinking water and another for service water for each household. Lastly, for a densely populated city center, it seems evident that implementing a dual-piping system can be worthwhile without considering climate conditions. When the water demand is high, the centralized treatment and reuse of treated wastewater or greywater can be a cost-effective alternative to tapping external water sources. Where space is limited, decentralized and more expensive measures, e.g. in-house water recycling systems, are required to achieve the balance between water sources, storage, reuse and demand. The conclusions address the achievements of the work but also the limitations of the tool and propose ideas for future enhancements. The developed water balance model can be used as a basis for decision making and the tool appears to be well suited for making holistic decisions on the composition and capacity design of urban water infrastructures. Limitations arise, for example, from the use of linear optimization approach to determine the best solution and from the fixed observation period of one year. Based on the investigations conducted, novel ideas emerged regarding potential future research directions and enhancements to the tool's development. Expanding the tool could involve refining temporal resolution, extending optimization beyond a single area, or enhancing the approach to account for heterogeneous catchment areas. There is potential to integrate the developed macro-level optimization approach with detailed design optimization methodologies for specific infrastructures.Der vorliegende Band 14 der Schriftenreihe Wasser Infrastruktur Ressourcen ist die Dissertation von Timo C. Dilly. Die englischsprachige Dissertation stellt die Software TIMO UWC („Tool for Integrated Management and Optimization of the Urban Water Cycle“) und deren Anwendungsfälle vor. TIMO UWC ist ein ganzheitliches Entscheidungsunterstützungstool für die Siedlungswasserwirtschaft, welches auf Makroebene die Wasserversorgung, Siedlungsentwässerung, Abwasserreinigung und unterschiedliche Methoden der Wasserwiederverwendung zusammen betrachtet. Basierend auf einem Modell des natürlichen und städtischen Wasserkreislaufs wurde ein lineares Optimierungsproblem formuliert, welches ein multikriterielles Netzflussproblem löst. Als Eingabeparameter werden die Siedlungsstruktur und Bevölkerungsdichte, die hydrologischen Bedingungen sowie alle wesentlichen Eigenschaften der siedlungswasserwirtschaftlichen Infrastrukturen berücksichtigt. Entscheidungen werden bezüglich der Auswahl und Dimensionierung der Infrastrukturen sowie deren Betrieb im Jahresverlauf getroffen. Die Generierung der Lösungen erflogt unter Berücksichtigung der Bewertungskriterien Kosten, Emissionen, Platzbedarf und Evapotranspiration. Die Evepotranspiration dient als Hilfsparameter zur Abschätzung der Hitzereduktion. Die Arbeit beschreibt das Optimierungsmodell mit allen Eingangsparametern, Bedingungen und Variablen sowie dem Pre-Processing und den Zielfunktionen. Die Eingabeparameter für die Infrastrukturen (z.B. Kosten, Platzbedarf, Wirkungsgrade) basieren auf Literaturrecherchen. Es wird ein Basisszenario festgelegt, auf dessen Grundlage die nachfolgenden Tests und Analysen durchgeführt werden. Ein Proof-of-Concept belegt anhand von Vergleichsrechnungen, dass die Optimierung korrekte Ergebnisse liefert. Nachfolgende Performance-Tests dienen dazu, die Grenzen des Modells auszuloten. Dabei werden die Einflüsse der Siedlungsstruktur, der hydrologischen Bedingungen und der Gewichtung der Bewertungskriterien analysiert. Anschließend werden anhand von drei fiktiven Einzugsgebieten (Dorf, Kleinstadt und Stadtzentrum) die Auswirkungen des Klimawandels auf die Optimierungslösungen untersucht. Die Entscheidung für oder gegen dezentrale Infrastrukturen wird maßgeblich durch die Siedlungsstruktur bestimmt. Blau-grüne Infrastrukturen können die zentrale Entwässerung wirksam im Sinne der Klimaanpassung unterstützen. Ein hoher Wasserbedarf, etwa durch landwirtschaftliche Bewässerung, kann die Speicherung und Wiederverwendung von Wasser erforderlich machen. In dicht besiedelten urbanen Gebieten kann die Wiederverwendung von Abwasser oder Grauwasser eine sinnvolle Ergänzung zur konventionellen Wasserversorgung darstellen. Es kommen Dual-Piping-Systeme zum Einsatz, bei denen Trinkwasser und Brauchwasser über getrennte Leitungsnetze verteilt werden. Bei begrenztem Raumangebot gewinnen dezentrale Maßnahmen im privaten Bereich (z.B. Grauwasserrecycling, Dachbegrünung) zunehmend an Bedeutung. Mit TIMO UWC lassen sich schnell und zuverlässig ganzheitliche Lösungen für ein nachhaltiges urbanes Wassermanagement entwickeln. Im abschließenden Teil der Arbeit werden die Grenzen der Software analysiert, Entwicklungspotenziale aufgezeigt und weiterführende Forschungsfragen abgeleitet
Influence of UV treatment to inactivate microorganisms on the molecular-chemical and sensory properties of wine
Get PDFUV-C technology is a chemical-free, non-thermal method for microbial stabilization of food and beverages. It is discussed as a possible alternative for wine preservation methods based on additives. The objective of this work was to examine the UV C technology for microbial stabilization of wine with a focus on investigating the influence of UV-C treatment on the chemical and sensory characteristics of wine. It was evident that UV-C treatment can effectively inactivate the typical harmful microorganisms in wine, such as Brettanomyces bruxellensis or Acetobacter aceti. The Weibull function was identified as the appropriate model to describe the inactivation kinetics of microorganisms in wine. Therefore, it should be used to determine the microbial required UV-C dose. Factors like wine absorption, cell count, and type of microorganisms could be determined as parameters influencing the effectiveness of UV C treatment. Increasing UV C doses caused several photochemical reactions in wine, which eventually could result in the formation of off-flavors such as 2-aminoacetophenone (2 AAP) and acetaldehyde as products of light-induced reactions. Besides that, increasing UV-C doses caused the degradation of aroma-active substance classes such as C13 norisoprenoide, monoterpene, and esters. Phenolic compounds were also affected by UV C, as shown by decreasing concentrations of hydroxycinnamic acids and flavanoids. Hydrolyzable tannins and sulfur dioxide (SO2) were examined as possible antioxidants to mitigate the photo-induced oxidative reactions. Counterintuitively, the addition of SO2 promoted oxidative processes, and caused an increase of 2 AAP and acetaldehyde levels, while hydrolyzable tannins showed strong antioxidative effects, reducing oxidative reactions. To ensure the best quality of wine, high concentrations of SO2 should be avoided before UV C treatment. Vice versa, hydrolyzable tannins are preferable to be added before UV C application. In detail, the photo-induced reaction pathway of the formation of 2 AAP was investigated in combination with oxygen and transition metals. Research has shown that increasing oxygen concentrations promotes the formation of 2 AAP and decreases the degradation of photosensitizer riboflavin (RF). For the first time, a link between the photo-induced formation of 2 AAP and the photo-Fenton reaction was found: the photo-Fenton reaction, which is catalyzed by transition metals, stands in direct competition with 2 AAP formation. To ensure the long-term microbial protection of UV C, the microbial stability of UV C treated wine was investigated over a 12 week storage. A re-increase of Brettanomyces bruxellensis cells after UV C treatment could not be observed in wine during the storage period. UV-C application at 280 nm instead of 254 nm was exanimated as an alternative wavelength. The wavelength of 280 nm enables the use of LEDs instead of ecologically harmful mercury-vapor lamps. The research has shown higher inactivation efficiency at 280 nm. Chemical and sensory analysis revealed that aroma-active compounds were similarly affected at both wavelengths. However, the absorbance of phenolics is more pronounced at 280 nm, and therefore, they were more strongly affected at 280 nm than at 254 nm, which in turn led to a higher impact on the sensory properties of the wine at 280 nm. Accordingly, the inactivation of harmful microorganisms in wine should not be conducted with UV treatment at 280 nm. Since the application of UV C technology at 254 nm can be safely used for wine preservation, the next step of future studies should investigate the technology on an industrial application scale
Functional characterization of viral auxiliary metabolic genes involved in tetrapyrrole biosynthesis
Get PDFBacteriophages are key players in microbial ecosystems, often harboring auxiliary metabolic genes (AMGs) that influence host metabolism during infection. These AMGs are widely distributed in phage genomes and metagenomic sequences originating from phages, but their exact role remains enigmatic. This study explored AMGs from metagenomic datasets of diverse origins related to tetrapyrrole metabolism, a critical pathway for heme and pigment biosynthesis. Within this study, bioinformatic analysis of viral metagenomic data identified a three-gene cassette consisting of ho1, pcyA/X, and alaS genes. While viral ho1 and pcyX have been found before in marine datasets and encode a heme oxygenase and a ferredoxin-dependent bilin reductase for linear tetrapyrrole biosynthesis, the identification of alaS is intriguing. alaS encodes a putative aminolevulinic acid synthase (ALAS), an enzyme that catalyzes the first committed step in tetrapyrrole biosynthesis in alphaproteobacteria to produce aminolevulinic acid (ALA). This so-called C4 pathway is in contrast to the C5 pathway of ALA formation, which is present in all other bacteria and archaea. This is the first report of a phage-encoded alaS in a cassette with linear tetrapyrrole synthesis-associated AMGs (ho1, pcyA/X), suggesting a potential role in increasing the metabolic flux through the tetrapyrrole pathway. The cassette was detected in various metagenomic datasets derived from marine and freshwater habitats, but in freshwater, alaS was not associated directly with this cassette and could be found further up-/downstream on the contig. Using a combination of in silico structure prediction and amino acid sequence alignment, the viral alaS gene seems to be a functional C4 pathway enzyme that uses glycine and succinyl-CoA for ALA synthesis. This was proven by functional complementation using plasmid-encoded viral ALAS (vALAS) that successfully recovered the growth of an ALA-auxotrophic E. coli C5 pathway mutant. Furthermore, the specific enzymatic formation of ALA by vALAS in complemented cell lysate was verified marking the first time a viral ALAS is enzymatically active. Further, the remaining freshwater-derived AMGs were analyzed for their activity. The vHo1 showcases heme conversion to biliverdin IXα, verifying its role as an active heme oxygenase. Surprisingly, vPcyA produces phycocyanobilin (PCB), the chromophore that forms a functional phytochrome, thus verifying it as an active PcyA enzyme. This study elucidates the distribution and roles of these AMGs across various ecological niches, enhancing the understanding of phage-driven metabolic processes.Bakteriophagen sind wichtige Bestandteile mikrobieller Ökosysteme. Sie enthalten oft zusätzliche Stoffwechselgene (AMGs), die den Stoffwechsel des Wirts während der Infektion beeinflussen. Diese AMGs sind in Phagengenomen und metagenomischen Sequenzen, die von Phagen stammen, weit verbreitet, aber ihre genaue Rolle bleibt ungeklärt. In dieser Studie wurden AMGs aus metagenomischen Datensätzen unterschiedlicher Herkunft untersucht, die mit dem Tetrapyrrol-Stoffwechsel zusammenhängen, einem bedeutenden Stoffwechselweg für die Häm- und Pigmentbiosynthese. Im Rahmen dieser Studie identifizierte die bioinformatische Analyse viraler Metagenomdaten eine Drei-Gen-Kassette, bestehend aus ho1-, pcyA/X- und alaS-Genen. Während die viralen ho1- und pcyX-Gene bereits davor in marinen Datensätzen gefunden wurden und für eine Häm-Oxygenase (Ho1) und eine Ferredoxin-abhängige Bilin-Reduktase (FDBR) für die lineare Tetrapyrrol-Biosynthese kodieren, ist die Identifizierung von alaS interessant. alaS kodiert für eine mutmaßliche Aminolävulinsäure-Synthase (ALAS), ein Enzym, das den ersten Schritt der Tetrapyrrol-Biosynthese in Alpha-Proteobakterien katalysiert, um Aminolävulinsäure (ALA) zu produzieren. Dieser sogenannte C4-Weg steht im Gegensatz zum C5-Weg der ALA-Bildung, der in allen anderen Bakterien und Archaeen vorhanden ist. Dies ist der erste Nachweis eines von einem Phagen kodierten alaS in einer Kassette mit Tetrapyrrolbiosynthese assoziierten AMGs (ho1, pcyA/X), was auf eine mögliche Rolle bei der Erhöhung des Stoffwechselflusses durch den Tetrapyrrolweg schließen lässt. Die Kassette wurde in verschiedenen metagenomischen Datensätzen aus Meeres- und Süßwasserhabitaten entdeckt, aber in Süßwasser war alaS nicht direkt mit dieser Kassette assoziiert und konnte weiter entfernt auf dem Kontig gefunden werden. Durch eine Kombination aus In-silico-Strukturvorhersage und Aminosäuresequenz-Alignment erweist sich das virale alaS-Gen als funktionelles C4-Enzym, das Glycin und Succinyl-CoA für die ALA-Synthese verwendet. Dies wurde durch eine funktionelle Komplementierung mit plasmidkodiertem viralen ALAS (vALAS) bewiesen, die erfolgreich das Wachstum einer ALA-auxotrophen E. coli C5-Mutante wiederherstellte. Darüber hinaus wurde die spezifische enzymatische Bildung von ALA durch vALAS in komplementiertem Zelllysat nachgewiesen, womit zum ersten Mal gezeigt wurde, dass ein virales ALAS enzymatisch aktiv ist. Außerdem wurden die übrigen aus Süßwasser stammenden AMGs auf ihre Aktivität hin untersucht. Die virale Ho1 zeigt eine Umwandlung von Häm in Biliverdin IXα, was seine Rolle als aktive Häm-Oxygenase bestätigt. Überraschenderweise produziert das virale PcyA Phycocyanobilin (PCB), den Chromophor für die Bildung eines funktionsfähigen Phytochroms, und bestätigt damit seine Rolle als aktives PcyA-Enzym. Diese Studie gibt Aufschluss über die Verteilung und die Rolle dieser AMGs in verschiedenen ökologischen Nischen und verbessert das Verständnis der von Phagen gesteuerten Stoffwechselprozesse
e-Impfpass und seine datenschutz- und persönlichkeitsrechtlichen „Eckpunkte"
Get PDFDie Digitalisierung als fortlaufender Prozess der Umwandlung von analogen Informationen in digitale Formate und die damit verbundene Vernetzung der entsprechenden Akteure hat unsere Gesellschaft und Wirtschaft grundlegend verändert und wird dies auch in Zukunft tun. Die Auswirkungen der Digitalisierung sind vielfältig und tiefgreifend, sie reichen von der Art und Weise, wie wir kommunizieren, lernen und arbeiten, bis hin zu neuen Geschäftsmodellen und Innovationen in fast jedem Sektor. Auch das Gesundheitswesen ist von dieser Entwicklung betroffen. Das spiegelt sich in der Digitalisierungsstrategie des Bundesministeriums für Gesundheit (BMG) wider. Ziel ist es, „die Gesundheitsversorgung in Deutschland auf allen Ebenen zu verbessern, die notwendigen Strukturen für ein modernes Gesundheitswesen und eine datenbasierte Medizin im Hintergrund aufzubauen und bereitzustellen“. Die Plattform für die Umsetzung einer digitalen Vernetzung aller betroffenen Akteure bildet die Telematikinfrastruktur. Sie soll einen schnellen und sicheren Austausch von Daten im Rahmen der Gesundheitsversorgung zur besseren Information von Patienten und Ärzten gewährleisten. Informationen über den Impfstatus von Personen hat insbesondere durch die COVID-19-Pandemie an Bedeutung gewonnen. Zur Validierung und Definition von Impfempfehlungen und -programmen ist generell eine verlässliche Datenbasis des Immun- und Impfstatus der Bevölkerung erforderlich. Die COVID-19-Pandemie hat als Katalysator für die Einführung digitaler Anwendungen im Gesundheitswesen gewirkt, insbesondere bei der Entwicklung und dem Einsatz digitaler COVID-Zertifikate, die den Impfstatus, Testergebnisse oder Genesungen von COVID-19 dokumentierten. Somit ist es nicht überraschend, dass die Digitalisierung im Bereich Impfmanagement weiter Einzug hält. War lange Zeit der „gelbe Impfpass“ in Papierform das einzige vom Patienten persönlich geführte Medium zum Nachweis und Dokumentation von allen erfolgten Impfungen, so bietet sich durch Einführung der sogenannten elektronischen Patientenakte (ePA) nun eine digitale Alternative in Form des e-Impfpasses an. Der e-Impfpass als „digitales Werkzeug“ hat das Potenzial, den gesellschaftlichen Umgang mit Pandemien und anderen gesundheitlichen Herausforderungen zu revolutionieren; gleichzeitig werfen seine Implementierung und Nutzung doch zugleich wichtige Fragen bezüglich des Datenschutzes und der Persönlichkeitsrechte auf. Die Masterarbeit widmet sich einer umfassenden Untersuchung von datenschutz- und
persönlichkeitsrechtlichen Aspekten des e-Impfpasses, um die komplexen Interaktionen zwischen technologischer Innovation, der Patientenautonomie und das Grundrecht auf informationelle Selbstbestimmung in der digitalen Ära zu beleuchten
Diskriminierung durch künstliche Intelligenz
Get PDFZukünftig werden für Betroffene regelmäßig KI-Einsätze erkennbar werden, dies
folgt aus der Informationspflicht für Betreiber, gem. Art. 26 VII, XI sowie Art. 50 und
umfasst regelmäßig alle Anwendungen des HR-Bereichs, soweit diese auf
konkrete Betroffene abzielen. Dies ist ein erster Schritt, um va. mittelbare
Diskriminierung durch KI prüfen zu können. Damit ist aber nicht das Erkenntnisund Beweisproblem der Betroffenen gelöst, um zB. einen Anspruch auf
Schadenersatz, gem. § 15 AGG, abzuleiten. Hierfür bedürfte es zusätzlicher
Erläuterungspflichten, welche nach deutschem Recht bislang nicht bestehen.
Diese Erläuterungspflichten werden durch Art. 86 KI-VO zwar adressiert, aber
regelmäßig nicht gelöst werden (wg. Art. 86 I iVm. Art. 6 III lit. d). Die Norm wird
nach zu erwartender Lesart kaum Anwendung finden, soweit diese nicht
ausdrücklich vom EuGH am Sinn und Zweck der VO ausgelegt wird. Zudem
eröffnen sich für den Betroffenen neue Probleme: Dieser wird regelmäßig nicht
darlegen können, dass ein Grundrecht verletzt ist (Diskriminierungsfreiheit), hierzu
bedürfte es gerade der Erläuterung. Der Betroffene wird also zukünftig, abgesehen
vom Datenschutz, faktisch auch weiterhin keine Erläuterungsrechte haben und
einen Beweis für Diskriminierung allenfalls über Statistiken führen können.
Vielmehr ist es so, dass zukünftig ein Betreiber leichter eine Rechtfertigung für
mittelbare Diskriminierung führen kann (§ 3 II 2. Hs. AGG), soweit ein Grund
vorliegt, wird die Geeignetheit nunmehr über Zertifizierungen (Art. 40ff KI-VO) und
CE-Kennzeichnungen (Art. 48 KI-VO) sowie den Nachweis der Daten-Governance
(Art. 10 KI-VO) möglich werden.
Die Organisationspflichten der Betreiber (§ 12 I AGG) werden zukünftig, bei
Hochrisiko-KI, um die Pflichten aus Art. 26 KI-VO erweitert, soweit Hochrisiko-KI
verwendet wird und keine Ausnahme des Art. 6 III KI-VO vorliegt, was leider die
Regel werden dürfte. Soweit Verstöße hiergegen bestehen, ist es naheliegend
einen Schadenersatz aus § 15 iVm. § 12 AGG aus Organisationspflichtverletzungen zu gewähren, welcher verschuldensunabhängig
ist.
Insgesamt verbessert die KI-VO absehbar die Betroffenenperspektive nicht,
zumindest nicht im Hinblick auf das AGG. Dies folgt zusätzlich daraus, dass es
zusätzlichen Sachverstandes zum Verstehen und Beurteilen der KI bedarf, welche
nur durch Verbandsklagen zu erreichen ist und nicht vorgesehen ist.
Trotzdem ist die KI-VO geeignet, Diskriminierungsrisiken im Vorfeld
abzuschwächen durch Verbote und Regulierungen (Hochrisiko-KI), welche den
vormaligen unregulierten Rechtszustand verbessern, wenngleich auf Kosten der
Anwender. Die VO sollte bzgl. der Betroffenenrechte überarbeitet werden und ein
echter Erläuterungsanspruch aus Art. 86 KI-VO (de lege ferenda) ermöglicht
werden. Auch eine präzisere Sprache und widerspruchsfreie Regulierung wäre
wünschenswert, um Bürokratielasten abzusenken und die Rechtssicherheit für alle
Beteiligten (de lege ferenda) zu erhöhen.
Zudem gibt es mit Hacker eine erste Stimme, welche die Verfassungsmäßigkeit
der arbeitsrechtlichen Regelungen, mangels Kompetenz der EU, in Frage stellt.
Das Abstract stellt ein Fazit der Arbeit dar, dieses ist nicht abschließend
Self-Leadership in der Führungsarbeit im Jahr 2030. Eine prognostische Analyse anhand von Fallvignetten.
Get PDFZiel dieser Arbeit ist es, die zukünftige Arbeitsrealität mit ihren Anforderungen an Führungskräfte und die möglichen Unterstützungspotenziale von Self-Leadership zusammenzuführen, um Impulse für wirksame Bewältigungsstrategien im Sinne einer Vorbereitung von Führungskräften zu generieren.
Das Denken dieser Konstellation in die Zukunft könnte einen zusätzlichen Blick auf die zukünftige Rolle dieser Kompetenz im Kontext der Führungsarbeit von morgen eröffnen.
Deshalb möchte diese Arbeit auf der Basis von Fallvignetten zukünftiger Anforderungen an Führungskräfte die Frage beantworten: "Welchen Beitrag kann Self-Leadership zur Bewältigung der Anforderungen an die Führungsarbeit im Jahr 2030 leisten?
Ultrafast Ion Spectroscopy of Transition Metal Complexes in Gas Phase
Get PDFThis dissertation investigates the ultrafast photophysics and photochemistry of transition metal (TM) complexes in the gas phase using ion-trap mass spectrometry combined with femtosecond and nanosecond laser spectroscopy. TM complexes are widely utilized in photocatalysis, energy conversion, and molecular electronics, where their excited-state dynamics dictate their efficiency and functionality. However, studying these dynamics in solution often introduces complications due to solvent interactions and counterion effects. By isolating the complexes in the gas phase, this work eliminates these external influences, providing direct insights into fundamental photochemical processes such as metal-to-ligand charge transfer (MLCT), intersystem crossing (ISC), and ligand dissociation.
The experimental approach is based on an electrospray ionization quadrupole ion trap mass spectrometer (ESI-QIT-MS), where molecular ions are trapped before being selectively excited with tunable ultrafast laser pulses. The resulting fragmentation pathways, photo-induced dissociation (PD) spectra, and kinetic relaxation dynamics are recorded, allowing for precise characterization of excited-state behavior. This method provides a unique way to explore the electronic relaxation and reactivity of TM complexes in an environment free of solvent effects.
Key research topics covered in this dissertation include:
• Ultrafast dynamics of Ru(II) polypyridyl complexes, including MLCT relaxation and ligand dissociation mechanisms.
• Impact of systematic ligand modifications on excited-state lifetimes and photodissociation efficiency.
• Bimetallic Au(I)/Ru(II) cyclophanyl complexes, probing cooperative metal-metal interactions in photoredox processes.
• Cu(I) complexes, investigating their metal-centered excited states relevant to photocatalysis.
• Gas-phase ion spectroscopy of polyoxovanadates, serving as molecular models for heterogeneous vanadium catalysis.
• Charge-transfer dynamics in heterobimetallic Ru-Rh complexes, focusing on photoinitiated bond activation.
By leveraging gas-phase ultrafast spectroscopy within an ion trap mass spectrometer, this work establishes a novel approach to studying TM photochemistry, providing high-resolution kinetic and spectroscopic data independent of solvation effects. These insights contribute to the fundamental understanding of TM complexes and aid in the rational design of future photocatalysts and optoelectronic materials