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Zweite Ordnung über die Änderung der Grundordnung der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg vom 18.06.2015
(2019)
Background: Virtual reality combined with spherical treadmills is used across species for studying neural circuits underlying navigation.
New Method: We developed an optical flow-based method for tracking treadmil ball motion in real-time using a single high-resolution camera.
Results: Tracking accuracy and timing were determined using calibration data. Ball tracking was performed at 500 Hz and integrated with an open source game engine for virtual reality projection. The projection was updated at 120 Hz with a latency with respect to ball motion of 30 ± 8 ms.
Comparison: with Existing Method(s) Optical flow based tracking of treadmill motion is typically achieved using optical mice. The camera-based optical flow tracking system developed here is based on off-the-shelf components and offers control over the image acquisition and processing parameters. This results in flexibility with respect to tracking conditions – such as ball surface texture, lighting conditions, or ball size – as well as camera alignment and calibration.
Conclusions: A fast system for rotational ball motion tracking suitable for virtual reality animal behavior across different scales was developed and characterized.
Das Forschungsprojekt beruht auf zwei Elementen: Die erste Untersuchung, ein Verhaltensexperiment mit 35 Studierenden der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, erforschte den Einfluss von Gruppengröße (Zuschauereffekt) und dargebotenen Informationen zu Verantwortungsdiffusion (Priming) auf nachhaltiges Verhalten. Mithilfe eines zweiten Online-Experiments folgte eine Erhebung zum Einfluss von wahrgenommener persönlicher Bedrohung auf die Bereitschaft zu nachhaltigem Verhalten (N = 72). Die Ergebnisse des ersten Experimentes zeigen einen schwachen, statistisch nicht signifikanten Einfluss der Gruppengröße sowie einen, z.T. statistisch signifikanten, Einfluss der dargebotenen Informationen zu Verantwortungsdiffusion auf das gemessene nachhaltige Verhalten. Bequemlichkeit sowie monetärer Aufwand stellen mit Abstand die größten Hindernisse für nachhaltiges Verhalten dar, während die Beeinflussung durch andere und das Ziel des Umweltschutzes als positive Argumente für nachhaltiges Verhalten genannt wurden. In der Folgestudie konnte ein statistisch signifikanter kausaler Zusammenhang zwischen der wahrgenommenen persönlichen Bedrohung durch die aktuelle Umwelt- und Klimasituation und der Bereitschaft zu nachhaltigem Verhalten nachgewiesen werden. Alle Resultate zu Verhaltensintentionen zeigten insgesamt eine hohe Bereitschaft der Probanden zu nachhaltigem Verhalten.
Die Wahrnehmung des perzeptionellen Aufrecht (perceptual upright, PU) variiert in Abhängigkeit der Gewichtung verschiedener gravitationsbezogener und körperbasierter Merkmale zwischen Kontexten und aufgrund individueller Unterschiede. Ziel des Vorhabens war es, systematisch zu untersuchen, welche Zusammenhänge zwischen visuellen und gravitationsbedingten Merkmalen bestehen. Das Vorhaben baute auf vorangegangen Untersuchungen auf, deren Ergebnisse indizieren, dass eine Gravitation von ca. 0,15g notwendig ist, um effiziente Selbstorientierungsinformationen bereit zu stellen (Herpers et. al, 2015; Harris et. al, 2014).
In dem hier beschriebenen Vorhaben wurden nun gezielt künstliche Gravitationsbedingungen berücksichtigt, um die Gravitationsschwelle, ab der ein wahrnehmbarer Einfluss beobachtbar ist, genauer zu quantifizieren bzw. die oben genannte Hypothese zu bestätigen. Es konnte gezeigt werden, dass die zentripetale Kraft, die auf einer rotierenden Zentrifuge entlang der Längsachse des Körpers wirkt, genauso efektiv wie Stehen mit normaler Schwerkraft ist, um das Gefühl des perzeptionellen Aufrechts auszulösen. Die erzielten Daten deuten zudem darauf hin, dass ein Gravitationsfeld von mindestens 0,15 g notwendig ist, um eine efektive Orientierungsinformation für die Wahrnehmung von Aufrecht zu liefern. Dies entspricht in etwa der Gravitationskraft von 0,17 g, die auf dem Mond besteht. Für eine lineare Beschleunigung des Körpers liegt der vestibulare Schwellenwert bei etwa 0,1 m/s2 und somit liegt der Wert für die Situation auf dem Mond von 1,6 m/s2 deutlich über diesem Schwellenwert.
TREE Jahresbericht 2018
(2019)
In an effort to assist researchers in choosing basis sets for quantum mechanical modeling of molecules (i.e. balancing calculation cost versus desired accuracy), we present a systematic study on the accuracy of computed conformational relative energies and their geometries in comparison to MP2/CBS and MP2/AV5Z data, respectively. In order to do so, we introduce a new nomenclature to unambiguously indicate how a CBS extrapolation was computed. Nineteen minima and transition states of buta-1,3-diene, propan-2-ol and the water dimer were optimized using forty-five different basis sets. Specifically, this includes one Pople (i.e. 6-31G(d)), eight Dunning (i.e. VXZ and AVXZ, X=2-5), twenty-five Jensen (i.e. pc-n, pcseg-n, aug-pcseg-n, pcSseg-n and aug-pcSseg-n, n=0-4) and nine Karlsruhe (e.g. def2-SV(P), def2-QZVPPD) basis sets. The molecules were chosen to represent both common and electronically diverse molecular systems. In comparison to MP2/CBS relative energies computed using the largest Jensen basis sets (i.e. n=2,3,4), the use of smaller sizes (n=0,1,2 and n=1,2,3) provides results that are within 0.11--0.24 and 0.09-0.16 kcal/mol. To practically guide researchers in their basis set choice, an equation is introduced that ranks basis sets based on a user-defined balance between their accuracy and calculation cost. Furthermore, we explain why the aug-pcseg-2, def2-TZVPPD and def2-TZVP basis sets are very suitable choices to balance speed and accuracy.