University of Kaiserslautern
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Entwicklung poröser Materialien zur Adsorption von Glyphosat und AMPA sowie Entwicklung eines fotoschaltbaren Bis(cyclopeptids)
Get PDFIn the first part of this thesis, the synthesis of several molecularly imprinted polymers (MIPs) and non imprinted polymers (NIPs) and the characterization of their ability to bind glyphosate and AMPA in the aqueous enviroment is described. These polymers are to be used as concentrators in a mobile water monitoring system, and were developed in the framework of the EU-funded Interreg V project „WaterPollutionSensor“. They were produced using block copolymerization of different functional monomers and crosslinkers in various ratios. Phenylphosphonic acid was used as template. For comparison, homopolymers containing only the crosslinkers were also synthesized and all polymers were referend against the commerically available MIP Affinimip® from Affinisep.
The composition of the polymers was determined using elemental analysis. Brunauer–Emmett–Teller (BET) and scanning electron microscope (SEM) measurements were carried out to characterize the polymer morphology. The most polymers showed a specific surface between 100 – 400 m2g-1, which is typical for MIPs. The adsorption and elution behavior of the polymers was investigated using NMR and UV/Vis in modified batch and flow experiments. While the polymers based on DMAPMA showed very good adsorption for glyphosate and AMPA, the polymers based on ATH were suitable for both adsorption and elution. The polymers based on EGDMA and ATH showed an imprinting effect while the crosslinker TAHT formed attractive interactions with glyphosate and AMPA and therefore no imprinting effect was observed. The results obtained provided insight into structural parameters that influenced the adsorption properties.
In the secound project of this thesis, two bis(cyclopeptides) (BCP) isomers containing a photo-switchable linker were successfully synthesized and isolated. The successful synthesis of both products was confirmed using NMR, elemental analysis, ESI and MALDI mass spectrometry. In cooperation with the Wezenberg group, the switching and binding properties of the two BCPs were analyzed using NMR, ESI and ITC. These experiments showed that both BCPs bind strongly to sulfate anions in DMSO with a 1:1 stoichiometry for the Z and a 2:2 stoichiometry for the E isomer. The high stability of these both sulfate complexes prevented switching from one complex to the other by light. Switching could be achieved by additionally changing the protonation state of the anion using an acid/base mediated stimulus, since hydrogen sulfate is less strongly bound by both isomers
Overhauser Dynamic Nuclear Polarization and Paramagnetic Relaxation Enhancement in Continuous-Flow Benchtop NMR Spectroscopy
Get PDFNuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is an excellent tool for reaction and
process monitoring. Process monitoring is often carried out online on flowing samples. Benchtop NMR spectrometers are especially well-suited for these applications because they can be installed close to the studied process. However, it is a challenge to analyze a fast-flowing liquid with NMR spectroscopy because short residence times in the magnetic field of the spectrometer result in inefficient polarization build-up and thus poor signal intensity. This is particularly problematic for benchtop NMR spectrometers because of
their compact design. Therefore, different methods to counteract this prepolarization problem in benchtop NMR spectroscopy were studied experimentally in the present work. Established approaches that were studied gave only poor results at high flow velocities. To overcome this, signal enhancement by Overhauser DNP (ODNP) was used, which is based on polarization transfer from unpaired electron spins to nuclear spins and happens on very short time scales, resulting in high signal enhancements, also in fast-flowing liquids. A corresponding set-up was developed and used for the studies: the line leading to the 1 Tesla benchtop NMR spectrometer first passes a fixed bed of a radical matrix which is placed in a Halbach magnet equipped with a microwave cavity to facilitate the polarization transfer. With this ODNP set-up, excellent results were obtained also for the highest studied flow velocities. This shows that ODNP is an enabler for fast-flow benchtop NMR spectroscopy.
ODNP requires the presence of unpaired electrons in the sample which is usually accomplished by addition of stable radicals. However, radicals affect the nuclear relaxation times and can hamper the NMR detection. This was circumvented by immobilizing radicals in a fixed bed, allowing for the measurement of radical-free samples when using ex situ DNP techniques (DNP build-up and NMR detection happen at different places) with flow-induced separation of the hyperpolarized liquid from the radicals. Therefore, the synthesis of robust and chemically inert immobilized radical matrices is mandatory. This was accomplished by immobilizing the radical glycidyloxy-tetramethylpiperidinyloxyl (GT) with a polyethyleneimine (PEI) linker on the surface of controlled porous glasses (CPG). Both the porosity of the CPGs and also the size of the PEI-linker were varied resulting in a set of distinct radical matrices for continuous-flow ODNP. The study shows that CPGs with PEI linkers provide robust, inert, and efficient ODNP matrices.
Another method to address the prepolarization problem in continuous-flow NMR applications is paramagnetic relaxation enhancement (PRE) by using a T1 relaxation agent. In the present work, a PRE agent was developed that was again based on PEI-grafted CPGs with PEI-linker and GT. Here, the interaction of the studied liquid with this PRE agent significantly accelerates the buildup of nuclear polarization prior to NMR detection, which enables quantitative measurements in continuous-flow benchtop NMR applications. The results show that the flow regime for quantitative measurements can be greatly extended by the use of the synthesized PRE agent
Sensorische und stoffliche Charakterisierung von klimabedingten Fehlnoten in Weißwein und Einfluss der Bekämpfungsstrategien gegen Sonnenbrandschäden auf die Weinsensorik
Get PDFDer Klimawandel ist in vollem Gang und entwickelt sich als zu einer der größten Bedrohungen für die Menschheit. Auch die Landwirtschaft und mit ihr der Weinbau wird dabei vor große Herausforderungen gestellt. Zunehmende Strahlungsintensitäten, Temperaturen und Trockenheit beeinflussen die Zusammensetzung der Trauben und die sensorischen Eigenschaften der Weine. In den frühen 90er Jahren wurde die untypische Alterungsnote (UTA) durch Fehlaromen wie Naphthalin, Bohnerwachs, nasse Wolle, Fuselalkohole oder Akazienblüten charakterisiert. Obwohl 2-Aminoacetophenon (2-AAP) als Marker für die UTA postuliert wurde, ist es lediglich für den "Akazienblüten"-Duft, der in einigen Weinen auftritt, verantwortlich. Die molekulare Basis der anderen sensorischen Aspekte der stressbedingten Fehlaromen blieb jedoch bislang unbekannt.
Um den Grundlagen der UTA zu hinterfragen, wurden in Abschnitt 6.1. und 6.2. akzeptierte und aufgrund von UTA abgelehnte Weine aus der Pfalz gesammelt und sowohl gaschromatographisch als auch sensorisch analysiert. Die Identifikation der Aromastoffe, die zur Differenzierung der Weine beitragen können, erfolgte durch eine gaschromatographische Analyse, die mit Massenspektrometrie gekoppelt war. Zusätzlich zur Aufnahme der Massenspektren und der Messung von Referenzsubstanzen wurde ein GC-Olfaktometrie-System eingesetzt, um die Geruchseindrücke der Aromastoffe zu bestimmen. Am Ende konnten sechs Aromastoffe identifiziert werden, die das durch den Klimawandel negativ beeinflusste Aroma in den Weinen rekonstruieren. Es wurde zum ersten Mal belegt, dass die untypische Alterungsnote, die für eine Beanstandung in der Qualitätsweinprüfung sorgt, nicht nur auf einen Aromastoff oder eine Stoffgruppe zurückzuführen ist. Vielmehr ist es ein Zusammenspiel sowohl aus der erhöhten Konzentration negativwirkender Aromastoffe wie höherer Alkohole und in manchen Fällen 2-AAP als auch dem Fehlen positiver Aromastoffe wie Ethylester.
Im Zuge des Klimawandels treten immer häufiger Sonnenbrandschäden an Weißweintrauben auf, die sowohl zu sensorischen Veränderungen des Weinaromas als auch zu Ertragsverlusten führen können. Um die genauen Auswirkungen der Sonnenbrandstärke auf die Weinqualität zu ermitteln, wurde in Abschnitt 6.3. mit Hilfe eines mobilen Geräts Sonnenbrand im Weinberg erzeugt und das Aroma der resultierenden Weine bewertet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass leichte Sonnenbrandschäden die Aromaeigenschaften von Weinen verbessern können, indem sie die Bildung von blumigen Terpenen fördern. Hingegen können stärkere Schäden in Form von Verbräunungen zu einer negativen Auswirkung auf das Aroma führen, da sie die Bildung von maskierenden höheren Alkoholen begünstigen. Zudem kann Sonnenbrand zu schweren Ertragseinbußen führen, wenn es zu Sonnenbrandnekrosen oder Botrytis cinerea-Infektionen durch die geschädigte Beerenhaut kommt.
Der letzte Teil der Arbeit umfasste, die in den Abschnitten 6.4., 7.1. und 7.2. diskutierte sensorische und aromachemische Bewertung von möglichen Bekämpfungsstrategien von Sonnenbrand an Trauben im Weinbau und im Keller. Entblätterungsmaßnahmen mit und ohne Kombination mit der Applikation von reflektierenden Schutzpartikeln auf die Traubenzone und Beschattungsnetze zählten zu den weinbaulichen Bekämpfungsmaßnahmen, während im Wein die Anwendung von Schönungsmitteln wie PVPP und Erbsenproteinpräparaten untersucht wurde. Über drei Jahrgänge hinweg lässt sich die Tendenz feststellen, dass eine frühe Entblätterung in Kombination mit der Applikation von reflektierenden Partikeln, insbesondere Fruchtkalk, die am besten bewerteten sensorischen Eigenschaften in den Weinen hervorbringt. Eine frühe Entblätterung der Traubenzone kann zum richtigen Zeitpunkt für genug Sonneneinstrahlung sorgen, um die Bildung positiver Aromastoffe wie Terpene und Ester zu fördern. Außerdem ermöglicht sie eine optimale Anpassung der Rebe an die klimatischen Bedingungen und sorgt für eine verbesserte Luftzirkulation im Bereich der Trauben, um ihre Gesundheit zu gewährleisten. Bei Hitzewellen kann die durch die Entblätterung ungehinderte Sonneneinstrahlung jedoch zu Schäden auf der Traubenhaut führen, weshalb eine künstliche Schattierung oder die Anwendung von lichtreflektierenden Partikeln sinnvoll ist. Die Applikation der Partikel ist dabei leichter zu handhaben, flexibler und kostengünstiger als die Installation von teuren Beschattungsnetzen, die jedoch einen vergleichbaren Effekt erzielen.
Somit wurde durch diese Arbeit nicht nur ein vielfältiger Handlungsrahmen für den Weinbau entwickelt, der geeignet ist, den Anforderungen des sich verschärfenden Klimawandels zu begegnen, sondern auch die molekulare Basis der sensorischen Aspekte der stressbedingten Fehlaromen aufgeklärt.Climate change is in full swing and is emerging as one of the greatest threats to humanity. Agriculture, and with-it viticulture, is also facing major challenges. Increasing radiation intensities, temperatures and drought are influencing the composition grapes and the sensory characteristics of wines. In the early 1990s, the atypical ageing note (ATA) was characterized by off-flavours such as naphthalene, floor wax, wet wool, fusel alcohols or acacia blossom. Although 2-aminoacetophenone (2-AAP) has been postulated as a marker for ATA, it is only responsible for the "acacia blossom" scent that occurs in some wines. However, the molecular basis of the other sensory aspects of the stress-related off-flavors remained unknown.
In order to question the basis of ATA, wines from the Palatinate region that were accepted and rejected on the basis of ATA were collected in sections 6.1. and 6.2. and analyzed both by gas chromatography and sensory analysis. The identification of aroma compounds that could contribute to the differentiation of the wines was carried out by gas chromatographic analysis coupled with mass spectrometry. In addition to recording the mass spectra and measuring reference substances, a GC olfactometry system was used to determine the odor impressions of the aroma compounds. In the end, six aroma compounds were identified that reconstruct the aroma in the wines that is negatively influenced by climate change. For the first time, it was proven that the atypical aging note, which causes a complaint in the quality wine test, is not only due to one aroma substance or one group of substances. Rather, it is a combination of both the increased concentration of negative aroma substances such as higher alcohols and in some cases 2-AAP and the absence of positive aroma substances such as ethyl esters.
In the course of climate change, sunburn damage to white wine grapes is occurring more and more frequently, which can lead to both sensory changes in wine aroma and yield losses. To determine the exact effects of sunburn severity on wine quality, sunburn was induced in the vineyard using a mobile device in section 6.3. and the aroma of the resulting wines was evaluated. The results indicate that slight sunburn damage can improve the aroma characteristics of wines by promoting the formation of floral terpenes. On the other hand, more severe damage in the form of browning can lead to a negative effect on the aroma, as it favors the formation of masking higher alcohols. Sunburn can also lead to severe yield losses if sunburn necrosis or Botrytis cinerea infections occur through the damaged berry skin.
The last part of the work comprised the sensory and aromachemical evaluation of possible control strategies for sunburn on grapes in viticulture and in the cellar, as discussed in sections 6.4, 7.1 and 7.2. Defoliation measures with and without a combination of the application of reflective protective particles to the grape zone and shading nets were among the viticultural control measures, while the use of fining agents such as PVPP and pea protein preparations was investigated in wine. Across three vintages, there was a tendency for early defoliation in combination with the application of reflective particles, particularly fruit lime, to produce the best-rated sensory characteristics in the wines. Early defoliation of the grape zone can provide enough sunlight at the right time to promote the formation of positive aroma compounds such as terpenes and esters. It also allows the vine to adapt optimally to the climatic conditions and improves air circulation around the grapes to ensure their health. During heat waves, however, the unhindered sunlight caused by defoliation can lead to damage to the grape skin, which is why artificial shading or the application of light-reflecting particles is advisable. The application of the particles is easier to handle, more flexible and more cost-effective than the installation of expensive shading nets, which nevertheless achieve a comparable effect.
Thus, this work has not only developed a multifaceted framework for action for viticulture that is suitable for meeting the requirements of intensifying climate change, but has also elucidated the molecular basis of the sensory aspects of stress-related off-flavors, namely ATA
Von Wärmewende bis Heizungshammer: Politisches und mediales Framing in Zeiten der Klimakrise
Get PDFDie Masterarbeit untersucht die politische Kommunikation und mediale Berichterstattung in Zeiten der Klimakrise am Beispiel der Änderung des Gebäudeenergiegesetzes (GEG). Unter Anwendung einer Framing-Analyse werden die Frames in der politischen Kommunikation und Berichterstattung identifiziert und verglichen, um deren Einfluss auf die Meinungsbildung zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Diskrepanz zwischen politischer Kommunikation und medialer Berichterstattung sowie eine Tendenz zur Polarisierung und Vereinfachung komplexer Themen. Die Arbeit regt dazu an, eine ausgewogene und neutrale Berichterstattung zu fördern, um eine fundierte Meinungsbildung zu ermöglichen und den Diskurs über wichtige gesellschaftliche Themen zu unterstützen. Die Studie liefert wichtige Erkenntnisse für Politik, Medien und die Öffentlichkeit im Umgang mit der Klimakrise und zeigt die Bedeutung einer transparenten und verständlichen Kommunikation auf
Water ecosystem services under the effect of water scarcity in the Drâa Basin in Morocco: assessment of local perceptions and economic valuation towards an integration into regional decision-making processes
Get PDFThe relationship between human well-being and water is crucial. Water provides essential resources, regulates the environment, and maintains cultural significance. In Morocco's Middle Drâa Valley (MDV), drought, extreme climate, and intensive agriculture are exacerbating water degradation and creating environmental and social challenges. Human interventions often prioritize immediate needs including drinking and irrigation over other services. Freshwater allocation, especially groundwater, is further complicated by recent over-exploitation and depletion of water tables. In the MDV of southeastern Morocco, the challenge of balancing the allocation of freshwater to oases and the maintenance of essential services is evident. This dissertation aims to contribute to this debate through the practical application of the ecosystem services (ESS) concept within a social-ecological systems (SES) framework, with a focus on human-water interactions. It aims to identify the ESS of water provided to the MDV oases, assess and contrast the perceptions of stakeholders on these services, and provide recommendations for water allocation strategies. Focusing on MDV's identity as an irrigated agriculture region, the research also estimates the value of surface irrigation water, reflecting losses suffered by shifting from surface to groundwater use. The Replacement Cost Approach (RCA) is tested for this purpose. In addition, this thesis examines possible relationships between measured water quality, ecological health, and community satisfaction in different areas of the Drâa basin. Furthermore, and always with a focus on water resources, the opportunities and challenges of groundwater governance in different SES will be explored. The aim is to understand user behavior and compliance with water use regulations, with emphasis on the role of incentive-based mechanisms for sustainable water use. The present research is based on qualitative and quantitative field research, using semi-structured and standardized interviews, focus group discussions, and observations, which are then transcribed and analyzed using content analysis and statistics.
Chapter 2 reveals shared priorities and differences in water-related ecosystem services (ESS) perceptions between governmental actors and local inhabitants in the Moroccan Middle Drâa Valley (MDV). Both prioritize drinking water and irrigation, but governmental officials often overlook regulating and cultural services. This suggests the need for better stakeholder dialogue and consideration of power dynamics and governance structures. Locals primarily focus on securing adequate water for agriculture, often resorting to alternative sources when surface water is insufficient. Based on this, testing the RCA, in Chapter 3, reveals the varying costs farmers face, with larger farms benefiting from economies of scale, thus highlighting the need for targeted government programs to support small-scale farmers. Here, the RCA is a valuable tool for understanding farmers’ behavior and decision-making in response to water scarcity and droughts, while acknowledging the limitation stemming from the absence of data on non-recovered and several factors that determine and motivate well-drilling that may not be directly related to surface water loss. This points out the necessity for future research to refine these estimations and fully understand the impacts of water scarcity in the MDV considering all possible variables. Analyzing the impact of water quality on ecosystems and human well-being shows both direct and indirect effects, such as the emotional distress caused by saline river water as exhibited in Chapter 4. It concludes that establishing a definitive link between ecosystem status and human well-being remains complex, indicating the need for comprehensive surveys to capture these interactions more accurately. At this point of the research, it becomes evident that groundwater is the main source of irrigation in the MDV's social-ecological systems, and that its current usage and exploitation urgently require immediate action. Following this, the groundwater governance systems analysis conducted in Chapter 5 reveals the benefits and drawbacks of current hierarchical and self-governance models identified through three case studies in the MDV. The incentive adequacy analysis of governance rules and laws shows that the hierarchical model struggles with rule compliance due to discrepancies between state regulations and local realities and weak sanctioning mechanisms, which reduces drastically the efficacy of incentives. In contrast, self-governance, observed in M’hamid and Faija, demonstrates higher compliance rates due to well-defined user communities that mutually agree on regulating resource use. The aquifer contract in Faija, located in the extensions of the oases and which combines both models, highlights participation inadequacies, stressing the importance of local stakeholder engagement and natural incentives for effective implementation. This combined approach suggests that adaptive governance, aligned with local contexts, can foster a more inclusive and effective groundwater management system, ultimately supporting the sustainability of the MDV.
In summary, this dissertation underscores the potential of recognizing diverse perceptions and points of view to foster stakeholder communication in the MDV. It advocates for acknowledging power dynamics in learning and knowledge exchange. The ESS approach offers a comprehensive understanding of the interplay between human activities and water dynamics in the MDV. It helps demonstrate the challenges and consequences endured by small-scale farms in arid regions and advocates for targeted incentives to improve water resource management for this critical and overlooked category. While institutional diversity in groundwater governance proves valuable, this research suggests that a cohesive system may ultimately be necessary to coordinate efforts effectively. The aquifer contract in Faija is identified as a promising model but requires further adjustments to optimize its effectiveness. Past experiences of the Moroccan government in aquifer contracts clearly emphasize this necessity. Here comes the role of incentives in driving behavioral changes and compliance in water-stressed areas, taking into consideration a social-ecological perception for a holistic analysis. Ultimately, this research challenges conventional water management practices and promotes more nuanced, inclusive, and effective governance strategies. By contributing to the global discussion on water ESS assessment, it aims to ensure a sustainable and continuous supply of essential ecosystem services, enhancing human well-being in water-scarce regions.Die Beziehung zwischen menschlichem Wohlbefinden und Wasser ist entscheidend, da Wasser notwendige Ressourcen bereitstellen, die Umwelt reguliert und kulturelle Bedeutung bewahrt. Im marokkanischen Mittleren Drâa-Tal (MDV) verschärfen aride Bedingungen die Verschlechterung der Wasserökosysteme durch Klimaextreme und intensive Landwirtschaft, was ökologische und soziale Herausforderungen mit sich bringt. Menschliche Eingriffe priorisieren oft unmittelbare Bedürfnisse wie Trinkwasser und Bewässerung gegenüber anderen Diensten. Die Verteilung von Süßwasser, insbesondere Grundwasser, wird durch Übernutzung und Erschöpfung des Grundwasserspiegels komplexer. Im MDV in Südostmarokko ist die Herausforderung, die Zuteilung von Süßwasser für Oasen und die Aufrechterhaltung wesentlicher Dienstleistungen in Einklang zu bringen, deutlich sichtbar. Diese Dissertation trägt zu dieser Debatte bei, indem sie das Konzept der Ökosystemleistungen (ESS) im Rahmen eines sozial-ökologischen Systems (SES) praktisch anwendet und sich auf Mensch-Wasser-Interaktionen konzentriert. Ziel ist es, die Wasser-ESS, die den Oasen im MDV zur Verfügung stehen, zu identifizieren, die Wahrnehmungen der Interessengruppen zu bewerten und Empfehlungen für Wasserzuteilungsstrategien zu geben. Darüber hinaus schätzt die Forschung den Wert der Oberflächenbewässerung für Landwirte und reflektiert die Verluste durch den Wechsel von Oberflächen- zu Grundwassernutzung mittels des Ersatzkostenansatzes (RCA). Die vorliegende Dissertation untersucht auch potenzielle Zusammenhänge zwischen gemessener Wasserqualität, ökologischer Gesundheit und der Zufriedenheit der lokalen Gemeinschaften in verschiedenen Gebieten des Drâa-Flussbeckens. Darüber hinaus werden die Möglichkeiten und Herausforderungen der Grundwasserbewirtschaftung in verschiedenen SES untersucht, um das Nutzerverhalten und die Einhaltung von Wassernutzungsregeln hervorzuheben, wobei der Schwerpunkt auf Anreizmechanismen für eine nachhaltige Nutzung liegt. Die Forschung basiert auf qualitativer und quantitativer Feldforschung mit halbstrukturierten und standardisierten Interviews, Fokusgruppendiskussionen und Beobachtungen, die anschließend transkribiert und mittels Inhaltsanalyse und Statistik ausgewertet werden.
Kapitel 2 zeigt gemeinsame Prioritäten und Unterschiede in den Wahrnehmungen der Ökosystemdienstleistungen (ESS) im Zusammenhang mit Wasser zwischen staatlichen Akteuren und lokalen Bewohnern im marokkanischen Mittleren Drâa-Tal (MDV). Beide Gruppen priorisieren Trinkwasser und Bewässerung, aber staatliche Beamte übersehen oft regulierende und kulturelle Dienstleistungen. Dies deutet auf die Notwendigkeit eines besseren Dialogs zwischen den Interessengruppen und die Berücksichtigung von Machtverhältnissen und Governance-Strukturen hin. Die Einheimischen konzentrieren sich hauptsächlich darauf, genügend Wasser für die Landwirtschaft zu sichern und greifen oft auf alternative Quellen zurück, wenn Oberflächenwasser unzureichend sind. Basierend darauf zeigen die Tests der Ersatzkostenmethode (RCA) in Kapitel 3 die unterschiedlichen Kosten, denen die Landwirte gegenüberstehen, wobei größere Betriebe von Skaleneffekten profitieren. Dies unterstreicht die Notwendigkeit gezielter Regierungsprogramme zur Unterstützung kleinerer Landwirte. Die RCA ist ein wertvolles Instrument zum Verständnis des Verhaltens der Landwirte und ihrer Entscheidungsfindung als Reaktion auf Wasserknappheit und Dürren, wobei anerkannt wird, dass Daten zu nicht wiedergewonnenen Verlusten und zu verschiedenen Faktoren, die das Bohren von Brunnen bestimmen und motivieren, fehlen, die möglicherweise nicht direkt mit dem Verlust von Oberflächenwasser zusammenhängen. Dies verdeutlicht die Notwendigkeit zukünftiger Forschung, um diese Schätzungen zu verfeinern und die Auswirkungen der Wasserknappheit im MDV unter Berücksichtigung aller möglichen Variablen vollständig zu verstehen. Die Analyse der Auswirkungen der Wasserqualität auf Ökosysteme und das menschliche Wohlbefinden zeigt sowohl direkte als auch indirekte Effekte, wie die emotionale Belastung durch salzhaltiges Flusswasser, wie in Kapitel 4 dargestellt. Es wird festgestellt, dass die Herstellung einer eindeutigen Verbindung zwischen dem Zustand des Ökosystems und dem menschlichen Wohlbefinden komplex bleibt, was die Notwendigkeit umfassender Umfragen zur genaueren Erfassung dieser Wechselwirkungen aufzeigt. Zu diesem Zeitpunkt der Forschung wird deutlich, dass Grundwasser die Hauptquelle für Bewässerung in den sozio-ökologischen Systemen des MDV ist und dass die aktuelle Nutzung und Ausbeutung dringend Handlungsbedarf erfordert. Die Analyse der Grundwassermanagementsysteme in Kapitel 5 zeigt die Vor- und Nachteile der aktuellen hierarchischen und Selbstverwaltungsmodelle, die durch drei Fallstudien im MDV identifiziert wurden. Die Analyse der Anreizangemessenheit von Governance-Regeln und -Gesetzen zeigt, dass das hierarchische Modell mit der Einhaltung der Regeln aufgrund von Diskrepanzen zwischen staatlichen Vorschriften und lokalen Realitäten sowie schwachen Sanktionsmechanismen zu kämpfen hat, was die Wirksamkeit der Anreize drastisch reduziert. Im Gegensatz dazu zeigt die Selbstverwaltung, wie sie in M’hamid und Faija beobachtet wird, höhere Compliance-Raten aufgrund gut definierter Benutzergruppen, die sich gegenseitig auf die Regulierung der Ressourcennutzung einigen. Der Aquiferkontrakt in Faija, der in den Erweiterungen der Oasen liegt und beide Modelle kombiniert, hebt Teilnahmedefizite hervor und betont die Bedeutung des Engagements lokaler Interessengruppen und natürlicher Anreize für eine effektive Umsetzung. Dieser kombinierte Ansatz deutet darauf hin, dass eine adaptive Governance, die auf lokale Kontexte abgestimmt ist, ein inklusiveres und effektiveres Grundwassermanagement fördern kann, das letztendlich die Nachhaltigkeit des MDV unterstützt.
Zusammenfassend unterstreicht diese Dissertation das Potenzial, durch die Anerkennung unterschiedlicher Wahrnehmungen die Kommunikation der Interessengruppen im MDV zu fördern. Sie plädiert dafür, Machtstrukturen in Lern- und Wissensaustauschprozesse einzubeziehen. Der ESS-Ansatz bietet ein umfassendes Verständnis für das Zusammenspiel zwischen menschlichen Aktivitäten und Wasserdynamiken im MDV. Er verdeutlicht die Herausforderungen und Konsequenzen, denen Kleinbauern in ariden Regionen gegenüberstehen, und setzt sich für gezielte Anreize zur Verbesserung des Wassermanagements ein. Während institutionelle Vielfalt in der Grundwasserbewirtschaftung wertvoll ist, deutet diese Forschung darauf hin, dass letztlich ein kohärentes System erforderlich sein könnte, um die Bemühungen effektiv zu koordinieren. Der Aquiferkontrakt in Faija wird als vielversprechendes Modell identifiziert, benötigt jedoch weitere Anpassungen zur Optimierung seiner Wirksamkeit. Vergangene Erfahrungen der marokkanischen Regierung mit Aquiferkontrakten betonen diese Notwendigkeit deutlich. Hier kommt den Anreizen eine entscheidende Rolle zu, Verhaltensänderungen und Regelkonformität in wasserarmen Gebieten zu fördern, wobei eine sozial-ökologische Perspektive für eine ganzheitliche Analyse berücksichtigt wird. Letztlich hinterfragt diese Forschung konventionelle Wassermanagementpraktiken und fördert nuanciertere, inklusivere und effektivere Governance-Strategien. Durch den Beitrag zur globalen Diskussion über die Bewertung von Wasser-ESS zielt sie darauf ab, eine nachhaltige und kontinuierliche Versorgung mit wesentlichen Ökosystemdienstleistungen sicherzustellen und das menschliche Wohlbefinden in wasserarmen Regionen zu verbessern. La relation entre le bien-être humain et l'eau est cruciale, car l'eau fournit des ressources nécessaires, régule l'environnement et préserve la signification culturelle. Dans la vallée du Moyen Drâa (MDV) au Maroc, les conditions arides exacerbent la détérioration des écosystèmes aquatiques en raison des extrêmes climatiques et de l'agriculture intensive, posant des défis écologiques et sociaux. Les interventions humaines priorisent souvent les besoins immédiats comme l'eau potable et l'irrigation au détriment d'autres services. La répartition de l'eau douce, en particulier des eaux souterraines, est complexifiée par la surexploitation et l'épuisement récents de la nappe phréatique. Dans la MDV au sud-est du Maroc, le défi de l'équilibre entre la répartition de l'eau douce pour les oasis et le maintien des services essentiels est évident. Cette thèse vise à contribuer à ce débat en appliquant de manière pratique le concept des services écosystémiques (ESS) dans le cadre d'un système socio-écologique (SES), en se concentrant sur les interactions entre l'homme et l'eau. Elle a pour objectif d'identifier les ESS liés à l'eau fournis aux oasis du MDV, d'évaluer les perceptions des parties prenantes et de formuler des recommandations pour les stratégies de répartition de l'eau. De plus, en mettant l'accent sur l'identité du MDV en tant que région agricole irriguée, la recherche estime la valeur de l'eau d'irrigation de surface pour les agriculteurs, en reflétant les pertes subies lors du passage de l'utilisation de l'eau de surface à l'eau souterraine, en utilisant l'approche des coûts de remplacement (RCA). La présente thèse examine également en partie les connexions potentielles entre la qualité de l'eau mesurée, la santé écologique et le niveau de satisfaction des communautés locales dans différentes zones du bassin de la rivière Drâa. En outre, les opportunités et les défis de la gouvernance des eaux souterraines dans différents SES sont explorés, afin de mettre en lumière le comportement des utilisateurs et le respect des règlements sur l'utilisation de l'eau, en insistant sur les mécanismes d'incitation pour une utilisation durable. La recherche repose sur des méthodes de recherche qualitative et quantitative sur le terrain, utilisant des entretiens semi-structurés et standardisés, des discussions de groupes de discussion et des observations, qui sont ensuite transcrits et analysés à l'aide de l'analyse de contenu et de statistiques.
Le chapitre 2 révèle les priorités communes et les différences dans les perceptions des services écosystémiques (ESS) liés à l'eau entre les acteurs gouvernementaux et les habitants locaux de la vallée du Moyen Drâa (MDV) au Maroc. Les deux groupes priorisent l'eau potable et l'irrigation, mais les fonctionnaires gouvernementaux négligent souvent les services de régulation et les services culturels. Cela suggère la nécessité d'un meilleur dialogue entre les parties prenantes et une prise en compte des dynamiques de pouvoir et des structures de gouvernance. Les habitants se concentrent principalement sur la sécurisation d'une quantité d'eau adéquate pour l'agriculture et recourent souvent à des sources alternatives lorsque l'eau de surface est insuffisante. En se basant sur cela, les tests de l'approche des coûts de remplacement (RCA) au chapitre 3 révèlent les coûts variés auxquels les agriculteurs sont confrontés, les grandes exploitations bénéficiant d'économies d'échelle, ce qui souligne la nécessité de programmes gouvernementaux ciblés pour soutenir les petits exploitants agricoles. Ici, la RCA est un outil précieux pour comprendre le comportement des agriculteurs et leur prise de décision face à la rareté de l'eau et aux sécheresses, tout en reconnaissant la limitation due à l'absence de données sur les pertes non récupérées et à plusieurs facteurs déterminants et motivant le forage de puits qui peuvent ne pas être directement liés à la perte d'eau de surface. Cela souligne la nécessité de recherches futures pour affiner ces estimations et comprendre pleinement les impacts de la rareté de l'eau dans la MDV en tenant compte de toutes les variables possibles. L'analyse de l'impact de la qualité de l'eau sur les écosystèmes et le bien-être humain montre des effets directs et indirects, tels que la détresse émotionnelle causée par l'eau salée de la rivière, comme exposé au chapitre 4. Il conclut qu'établir un lien définitif entre l'état de l'écosystème et le bien-être humain reste complexe, ce qui indique la nécessité de sondages exhaustifs pour capturer ces interactions plus précisément. À ce stade de la recherche, il devient évident que les eaux souterraines sont la principale source d'irrigation dans les systèmes socio-écologiques de la MDV, et que leur utilisation et exploitation actuelles nécessitent une action immédiate. Ensuite, l'analyse des systèmes de gouvernance des eaux souterraines, menée au chapitre 5, révèle les avantages et les inconvénients des modèles hiérarchiques et d'autogestion actuels identifiés à travers trois études de cas dans la MDV. L'analyse de l'adéquation des incitations des règles et des lois de gouvernance montre que le modèle hiérarchique a du mal à faire respecter les règles en raison des divergences entre les réglementations de l'État et les réalités locales, ainsi que des mécanismes de sanction faibles, ce qui réduit drastiquement l'efficacité des incitations. En revanche, l'autogestion, observée à M’hamid et Faija, démontre des taux de conformité plus élevés grâce à des communautés d'utilisateurs bien définies qui conviennent mutuellement de réglementer l'utilisation des ressources. Le contrat d'aquifère à Faija, situé dans les extensions des oasis et qui combine les deux modèles, met en évidence des insuffisances de participation, soulignant l'importance de l'engagement des parties prenantes locales et des incitations naturelles pour une mise en œuvre efficace. Cette approche combinée suggère qu'une gouvernance adaptative, alignée sur les contextes locaux, peut favoriser une gestion des eaux souterraines plus inclusive et efficace, soutenant ainsi la durabilité de la MDV.
En résumé, cette thèse souligne le potentiel de reconnaissance des perceptions diverses pour favoriser la communication entre les parties prenantes dans le MDV. Elle plaide pour la prise en compte des dynamiques de pouvoir dans les processus d'apprentissage et d'échange de connaissances. L'approche ESS offre une compréhension globale de l'interaction entre les activités humaines et les dynamiques de l'eau dans le MDV. Elle démontre les défis et les conséquences auxquels sont confrontées les petites exploitations agricoles dans les régions arides et plaide pour des incitations ciblées pour améliorer la gestion des ressources en eau. Bien que la diversité institutionnelle dans la gouvernance des eaux souterraines soit précieuse, cette recherche suggère qu'un système cohérent pourrait finalement être nécessaire pour coordonner efficacement les efforts. Le contrat d'aquifère à Faija est identifié comme un modèle prometteur, mais nécessite des ajustements supplémentaires pour optimiser son efficacité. Les expériences passées du gouvernement marocain avec les contrats d'aquifères soulignent clairement cette nécessité. Les incitations jouent ici un rôle crucial pour provoquer des changements de comportement et assurer le respect des r
Welche Kinder und Familien profitieren inwiefern von der Multisystemischen Therapie Kinderschutz?
Get PDFKinder und Jugendliche, die von Misshandlung und/oder Vernachlässigung betroffen sind, haben ein erhöhtes Risiko, psychische Störungen und eine Reihe verschiedener Komorbiditäten zu entwickeln. Die Multisystemische Therapie Kinderschutz (MST-CAN; Multisystemic Therapy for Child Abuse and Neglect) ist ein evidenzbasiertes, aufsuchendes Behandlungsprogramm zur Reduktion von Kindesmisshandlung und/oder -vernachlässigung in den betroffenen Familien. Die allgemeine Wirksamkeit der Behandlung konnte in einer randomisierten kontrollierten Studie demonstriert werden. Die bedeutende Frage, welche Kinder und Familien von der MST-CAN inwiefern profitieren, blieb bis dato jedoch unbeantwortet. Ziel der vorliegenden kumulativen Dissertation ist es, einen Beitrag zu dieser Forschungslücke zu leisten. Dazu wurden drei Studien konzipiert. Alle Daten dafür entstammen der Evaluationsstudie zur MST-CAN in der Schweiz. Das Ziel der ersten Studie (Buderer et al., 2020) war die Untersuchung des allgemeinen Benefits der MST-CAN hinsichtlich der Verhaltensauffälligkeiten und der emotionalen Probleme der Kinder, ihrer Bindungsauffälligkeiten sowie der kindlichen Vernachlässigung. In einem quasiexperimentellen Studiendesign wurden unter Einbezug einer Vergleichsgruppe mit fremdplatzierten Kindern einer stationären Pflegeeinrichtung die Daten nach Alter und Geschlecht gematcht und die Ergebnisse beider Gruppen miteinander verglichen. Es zeigten sich eine Reduktion des Schweregrades der kindlichen Vernachlässigung sowie eine Reduktion der Verhaltensauffälligkeiten und der emotionalen Probleme bis sechs Monate nach der Behandlung. In beiden Gruppen ergab sich eine Reduktion der Verhaltensauffälligkeiten, der emotionalen Probleme und der Bindungsauffälligkeiten. Die zweite Studie (Buderer et al., 2024) hatte zum Ziel, die Charakteristika der zur MST-CAN zugewiesenen Kinder und Familien sowie deren Zusammenhänge mit den Behandlungsergebnissen in einem personenorientierten Ansatz zu untersuchen. Es konnten fünf Subgruppen auf Basis der kindlichen Psychopathologie identifiziert werden: a) Kinder mit ängstlich-vermeidenden Symptomen, b) Kinder mit multiplen Symptomen, c) Kinder mit externalisierenden Symptomen, d) Kinder mit normativen Emotionen und normativem Verhalten sowie Eltern, die weniger gestresst waren und weniger psychische Belastungen aufwiesen, sowie e) Kinder mit internalisierenden Symptomen und Eltern, deren psychische Belastung sich verschlechterte. In der dritten Studie (Buderer et al., 2024) wurden mittels kombiniertem variablen- und personenorientiertem Ansatz die differentiellen Behandlungsergebnisse und Verläufe der Subgruppen im Sinne von Symptomklassenveränderungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass vier der fünf Gruppen (80 %) von der Behandlung profitierten. Kinder mit externalisierenden Symptomen hatten den größten Benefit. Kinder mit multiplen Symptomen zeigten Verbesserungen in einzelnen Symptombereichen. Für Kinder mit ängstlich-vermeidenden Symptomen war die Behandlung hinsichtlich ihrer spezifischen Symptomatik von Nutzen. Kinder mit internalisierenden Symptomen zeigten keine Veränderungen, wobei Kinder mit normativen Emotionen und ebensolchem Verhalten Verbesserungen aufwiesen. Die kindliche Vernachlässigung konnte bei drei (60 %) Subgruppen reduziert werden. Die LICUR-Methode (Linking clusters after removal of a residue) ergab stabile Subgruppen über die Messzeitpunkte hinweg für Kinder mit externalisierenden und multiplen Symptomen und weist damit auf Symptomklassenstabilität hin. Kinder mit internalisierenden Symptomen wechselten die Subgruppe zu den Kindern mit Symptomen des sozialen Rückzugs.
Die Studienergebnisse legen die allgemeine Wirksamkeit der MST-CAN in der Schweiz nahe und liefern Evidenz für das Vorhandensein von Subgruppen mit unterschiedlichen klinischen Bedürfnissen, die gut auf die Behandlung ansprechen, sich jedoch in den Ausprägungen der Veränderungen unterscheiden. Die Untersuchung der Passung von Kindern und Familien mit der Behandlung kann bedeutende Erkenntnisse über die individuellen Bedürfnisse der Kinder und der Familien liefern, woraus sich passgenaue Interventionen ableiten lassen, insbesondere für diejenigen Kinder, die weniger oder nicht auf die Behandlung ansprechen. Die Ergebnisse dieser Dissertation können für andere Behandlungsprogramme mit Kindern und Familien eines Hochrisiko-Kontextes von Interesse sein
Temperature dependence of charge conversion during NV-center relaxometry in nanodiamond
Get PDFTemperature-dependent nitrogen-vacancy (NV)-center relaxometry is an established tool to characterize paramagnetic molecules near a sensing diamond, gaining momentum in different fields of science. However, recent results indicate that conversion between NV-center charge states impedes these measurements and influences the results for the time. While the temperature dependence of NV centers’ time is well studied, additional contributions from temperature-dependent charge conversion during the dark time may further affect the measurement results. We combine temperature-dependent relaxometry and fluorescence spectroscopy at varying laser powers to unravel the temperature dependence of charge conversion in nanodiamond for biologically relevant temperatures. While we observe a decrease of the time with increasing temperatures, charge conversion remains unaffected by the temperature change. These results allow the temperature-dependent performance of relaxometry without further consideration of temperature dependence of charge conversion
Einsatz elastisch gebundener Schleifscheiben bei der Schneidkantenpräparation von Hartmetall-Wendeschneidplatten
Get PDFMittels Schneidkantenpräparation ist eine signifikante Steigerung der Werkzeugstandzeit möglich. Das Präparationsverfahren mit elastisch gebundenen Schleifscheiben bietet hierzu große Potenziale. Die genauen Einsatzmöglichkeiten sowie das Einsatzverhalten und etwaige Verfahrensgrenzen wurden bislang noch nicht ausreichend erforscht. In dieser Arbeit wurden diese Aspekte anhand der Schneidkantenpräparation von Hartmetall-Wendeschneidplatten untersucht. Zunächst wurde der Einfluss der Kontaktbedingungen auf das Prozessergebnis erforscht. Die konvexe Form der Schneidenecke führte im Vergleich zu den geradlinigen Schneidenverläufen an der Haupt- und Nebenschneide zu geringeren Kontaktflächen bei der Schneidkantenpräparation. Bei gleichen Präparationsprozessparametern wurden dadurch kleinere Schneidkantenradien an der Schneidenecke erzielt. Eine Angleichung der Verrundungsgröße, zur Erzielung eines homogenen Präparationsergebnisses an der Hauptschneide und Schneidenecke, konnte durch Anpassung der Prozessparameter erreicht werden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass mit dem Verfahren gezielt über den Schneidenverlauf veränderliche Verrundungsgrößen (inhomogener Präparationsverlauf) erzeugt werden können. Dadurch konnten an den Schneidenbereichen, an denen während der Zerspanung geringere Spanungsdicken vorliegen, wie im Bereich der Schneidenecke, gezielt kleinere Verrundungen eingestellt werden. Darüber hinaus wurden die Werkzeugstandzeiten der eingesetzten Schleifscheiben (weich und hart), sowie deren Verträglichkeit mit dem eingesetzten nicht wassermischbaren Kühlschmierstoff untersucht. Die höchsten Schleifverhältnisse G wurden bei kleinen und mittleren Zustellungen (20 und 40 µm) und beim Einsatz der härteren Bindung erzielt. Dadurch konnten industriell relevante Schneidkantenradien bis etwa 70 µm mit einer hohen Wirtschaftlichkeit und guter Reproduzierbarkeit hergestellt werden. Die Interaktion des Kühlschmierstoffs mit der elastischen Bindung führte zu einer Quellung des Schleifbelags, wodurch die Maßhaltigkeit und Härte des Schleifbelags verringert wurde. Unter üblichen Einsatzbedingungen können diese Effekte wirksam durch die Implementierung von Abrichtzyklen und einer trockenen Lagerung der Schleifscheiben reduziert werden, sodass mit dem Verfahren reproduzierbare Präparationsergebnisse erzeugt werden können.A significant increase in tool life is possible by means of cutting edge preparation. The preparation process with elastic bonded grinding wheels offers great potential for this. The exact application possibilities as well as the application behavior and possible process limits have not yet been sufficiently researched. In this work, these aspects were investigated on the basis of the cutting edge preparation of cemented carbide indexable inserts. Initially, the influence of the contact conditions on the process result was investigated. The convex shape of the corner leads to smaller contact surfaces when preparing the cutting edge compared to the straight cutting edges on the major and minor cutting edges. With the same preparation process parameters, smaller cutting edge radii were achieved at the corner. An adjustment of the cutting edge radius to achieve a homogeneous preparation result at the major cutting edge and corner was achieved by adapting the process parameters. Furthermore, it was demonstrated that the process can generate cutting edge radii that vary over the course of the cutting edge (inhomogeneous preparation). As a result, smaller cutting edge roundings could be set in a targeted manner on the cutting edge areas where there is less chip thickness during machining, such as in the area of the corner. Moreover, the tool life of the grinding wheels (soft and hard) and their compatibility with the oil based metalworking fluid used were investigated. The highest grinding ratios G were achieved at small and medium depths of cut (20 and 40 µm) and when using the harder bond. As a result, industrially relevant cutting edge radii up to about 70 µm could be produced with high economic efficiency and good reproducibility. The interaction of the metalworking fluid with the elastic bond led to swelling of the abrasive body, which reduced its dimensional stability and hardness. Under usual operating conditions, these effects can be effectively reduced by implementing dressing cycles and dry storage of the grinding wheels, so that the process delivers reproducible results
Elaboration of electronically excited states of transition metal complexes via TR FTIR spectroscopy and TDDFT calculations
Get PDFThe general aim of this work was to extend the existing TR FTIR spectrometer with a dye laser system and a 100 Hz laser system in order to photophysically investigate the properties of transition metal complexes. The different electronic states were calculated with (TD)DFT calculations and the theoretical spectra were simulated to interpret the spectra recorded in the experiment.
The broad applicability, flexibility and reliability of TR-FTIR was demonstrated in this work. The different metal complexes, mostly with a copper centre, were successfully investigated for their structural and electronic properties and the results were compared with simulations from (TD)DFT calculations. This made it possible to deepen the understanding of the photophysical properties of these compounds and to make a valuable contribution within the scientific collaborations. The understanding of such processes enables the structural and chemical optimization and thus the realisation of the desired properties of the organometallic compounds as OLEDs or photosensitizers
Accelerating Knowledge Transfer by Sensing and Actuating Social-Cognitive States
Get PDFThis thesis explores how smart sensors can quantify the process of the knowledge transfer.
Knowledge transfer is the transmission of mastered knowledge from one individual to another through communication. This intricate process depends on three critical facets of communication: the appearance and demeanor of the participants, verbal articulation, and nonverbal cues. Several projects worked on will be to analyze the full potential of quantifying and enhancing communication. Estimating individual domain knowledge is paramount to determining their ability to transfer knowledge. Web browsing analytics is a crucial in this endeavor, as it addresses the needs of our target audience to capture both new and existing knowledge. TrackThinkTS, an intuitive system, facilitates the seamless collection of web browsing logs by installing a Chrome extension. Our application using Random Forest algorithms to the collected data has resulted in an impressive average F1-score of 0.950 to estimate a domain knowledge. We extend this work to TrackThink Camera, allows collecting the webcam recordings synchronously while web browsing for appearance based eye-tracking. To enhance the visualization of respondent knowledge, we use force-directed diagrams, Sankey diagrams, and flowcharts, which are seamlessly integrated into the TrackThink Dashboard. In the DisCaaS project, we aim to quantify micro-behaviors that happen during meetings using cameras as sensors. In collaboration with a research group in Japan, we meticulously collected a dataset of 295 videos, totaling 21.7 hours, with 40 participants from online and onsite meetings. Remarkably, we achieved F1 scores of 0.812, 0.949, and 0.973 for nodding, talking, and smiling detection, respectively. The EnGauge project has been instrumental in quantifying engagement levels, a critical dimension of internal and cognitive human behavior. We collect data from 30 participants and achieved a result of engagement detection of 0.895 in the F1 score with leave-one-participant-out cross-validation. The concept of accelerating the knowledge transfer is done in several approaches. In the work DiscussionJockey, we apply dynamic background music and specific beats per minute change according to the meeting participants’ utterance information to control amount of speech. We also investigate a system Metacognition-EnGauge. The system allows to give self-and-group engagement level feedbacks in gauge-interface realtime. Several challenges exist in the accelerating knowledge transfer, which will be discussed.
Applications have been shared with several labs, including the Immersive Quantified Learning Lab (iQL-Lab) at the German Research Center for Artificial Intelligence (DFKI), DFKI Lab Japan in Osaka Metropolitan University, Ubiquitous Computing System Laboratory
(UBI-Lab) in Nara Institute of Science and Technology, and HumanoPhilic Systems laboratory in Kyushu University.In dieser Arbeit wird untersucht, wie Sensoren den Prozess des Wissenstransfers quantifizieren können. Wissenstransfer ist die Übertragung von erworbenem Wissen von einer Person
zur anderen durch Kommunikation. Dieser komplizierte Prozess hängt von drei kritischen
Aspekten der Kommunikation ab: dem Auftreten und Verhalten der Teilnehmer, der verbalen
Artikulation und den nonverbalen Hinweisen. Im Rahmen mehrerer Projekte soll das gesamte
Potenzial der Quantifizierung und Verbesserung der Kommunikation analysiert werden.
Die Einschätzung des individuellen Fachwissens ist von entscheidender Bedeutung, um
die Fähigkeit zum Wissenstransfer zu bestimmen. Die Web-Browsing-Analyse ist dabei von
entscheidender Bedeutung, da sie die Bedürfnisse unserer Zielgruppe anspricht, um sowohl
neues als auch vorhandenes Wissen zu erfassen. TrackThinkTS, ein intuitives System, erleichtert die nahtlose Erfassung von Web-Browsing-Protokollen durch die Installation einer Chrome-Erweiterung. Unsere Anwendung, die Random Forest Algorithmen auf die gesammelten Daten anwendet, hat zu einem beeindruckenden durchschnittlichen F1-Score von
0,950 für die Schätzung des Domänenwissens geführt. Wir erweitern diese Arbeit um TrackThink Camera, das es ermöglicht, die Webcam-Aufnahmen synchron zu sammeln, während
man im Internet surft, um das Aussehen der Augen zu verfolgen. Um die Visualisierung des
Wissens der Befragten zu verbessern, verwenden wir Force-Directed-Diagramme, SankeyDiagramme und Flussdiagramme, die nahtlos in das TrackThink Dashboard integriert sind.
Im Rahmen des Projekts DisCaaS wollen wir Mikro-Verhaltensweisen, die während Besprechungen auftreten, mithilfe von Kameras als Sensoren quantifizieren. In Zusammenarbeit
mit einer Forschungsgruppe in Japan haben wir einen Datensatz von 295 Videos mit einer
Gesamtdauer von 21,7 Stunden mit 40 Teilnehmern aus Online- und Vor-Ort-Besprechungen
akribisch gesammelt. Wir erreichten F1-Werte von 0,812, 0,949 und 0,973 für die Erkennung
von Nicken, Sprechen und Lächeln. Das Projekt EnGauge hat entscheidend dazu beigetragen, den Grad des Engagements zu quantifizieren, eine wichtige Dimension des internen und
kognitiven menschlichen Verhaltens. Wir haben Daten von 30 Teilnehmern gesammelt und
ein Ergebnis der Engagement-Erkennung von 0,895 im F1-Score mit Leave-One-ParticipantOut-Kreuzvalidierung erzielt.
Das Konzept der Beschleunigung des Wissenstransfers wird in verschiedenen Ansätzen
umgesetzt. In der Arbeit DiscussionJockey verwenden wir dynamische Hintergrundmusik
und spezifische Beats pro Minute, die sich entsprechend der Äußerungsinformationen der
Sitzungsteilnehmer ändern, um die Sprechmenge zu steuern. Wir erforschen auch ein System
Metacognition-EnGauge. Das System gibt Rückmeldungen über den Grad des Engagements
von sich selbst und der Gruppe in Echtzeit über eine Messschnittstelle. Bei der Beschleunigung des Wissenstransfers gibt es mehrere Herausforderungen, die wir diskutieren werden.
Die Anwendungen wurden mit mehreren Labors geteilt, darunter das Immersive Quantified Learning Lab (iQL-Lab) am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz
(DFKI), das DFKI Lab Japan an der Osaka Metropolitan University, das Ubiquitous Computing System Laboratory (UBI-Lab) am Nara Institute of Science and Technology und das
HumanoPhilic Systems Laboratory an der Kyushu Universit