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Schlussbericht HIGEDIS
(2015)
Im Rahmen der Forschungsprojekte FeGeb und SPAI wurden bei zahlreichen Probanden Hautproben an mehreren Stellen des Gesichts, sowie der Arme und Hände, mit einem Nahinfrarot-Spektrometer (NIR, auch „Short Wave Infrared“, SWIR) erfasst und die Gesichter der Probanden zusätzlich mit einer hochwertigen Farb-Kamera, sowie einem selbst entwickelten multispektralen NIR-Kamerasystem aus mehreren Perspektiven aufgenommen. Vorrangiges Ziel dieser Messreihe war es, die Robustheit des an der Hochschule entwickelten Verfahrens zur berührungslosen Hauterkennung mittels multispektraler Nahinfrarotsensorik nachzuweisen. Haut ist im nahinfraroten Spektralbereich unabhängig von Geschlecht, Alter und Hauttyp sehr gut von anderen Materialien unterscheidbar. Weiterhin konnte mit Hilfe der so aufgenommenen Daten ein Klassifikator trainiert werden, der auch „Fälschungen“ wie beispielsweise Latexmasken zuverlässig von echter Haut unterscheiden kann.
Ein Teil der aus dieser Messreihe entstandenen Datenbank kann zum Download angefordert und für wissenschaftliche und akademische Zwecke in Forschung und Lehre kostenfrei verwendet werden.
We present GEM-NI -- a graph-based generative-design tool that supports parallel exploration of alternative designs. Producing alternatives is a key feature of creative work, yet it is not strongly supported in most extant tools. GEM-NI enables various forms of exploration with alternatives such as parallel editing, recalling history, branching, merging, comparing, and Cartesian products of and for alternatives. Further, GEM-NI provides a modal graphical user interface and a design gallery, which both allow designers to control and manage their design exploration. We conducted an exploratory user study followed by in-depth one-on-one interviews with moderately and highly skills participants and obtained positive feedback for the system features, showing that GEM-NI supports creative design work well.
Was ist dran am Hype um die Cloud? Während Gartner Research bereits von einem Abwärts trend spricht, sehen Prof. Alda und Prof. Bonne von der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg viele gewinnbringende Anwendungsszenarien in der Praxis. Insbesondere auf den Finance- und Accounting-Bereich lassen sich die positiven Vorteile einer Cloud- Lösung übertragen.
Binary relations with certain properties such as biorders, equivalences or difunctional relations can be represented as particular matrices. In order for these properties to be identified usually a rearrangement of rows and columns is required in order to reshape it into a recognisable normal form. Most algorithms performing these transformations are working on binary matrix representations of the underlying relations. This paper presents an approach to use the RLE-compressed matrix representation as a data structure for storing relations to test whether they are biorders in a hopefully more efficient way.
Ein neues Projekt beginnt, alle legen enthusiastisch los. Doch nach wenigen Wochen beschleicht den Projektleiter ein mulmiges Gefühl: Der Schwerpunkt des Projekts ist offenbar falsch gesetzt und wichtige Interessen des Auftraggebers wurden nicht berücksichtigt. Es drohen zahlreiche Überstunden oder sogar der Projektstopp. Olaf Ihlow erspart sich solche Schwierigkeiten, indem er frühzeitig eine einfache Methode anwendet, die aussagekräftige Ergebnisse liefert: die systemische Auftragsklärung.
Die Forschung zur kontrovers diskutierten Robotik in der Pflege und Begleitung von Personen mit Demenz steht noch am Anfang, wenngleich bereits erste Systeme auf dem Markt sind. Der Beitrag gibt entlang beispielhafter, fallbezogener Auszüge Einblicke in das laufende multidisziplinäre Projekt EmoRobot, das sich explorativ und interpretativ mit der Erkundung des Einsatzes von Robotik in der emotionsorientierten Pflege und Versorgung von Personen mit Demenz befasst. Fokussiert werden dabei die je eigenen Relevanzen der Personen mit Demenz.
Industrie 4.0: Digitale Wirtschaft – Herausforderung und Chance für Unternehmen und Arbeitswelt
(2015)
Seit Mitte der 1990er Jahre werden neue Informations- und Kommunikationstechnologien in der Arbeitswelt genutzt, in wachsendem Ausmaß und mit wachsender Bedeutung. Die verstärkte Digitalisierung verändert sowohl die Wirtschaft als auch die Gesellschaft. Es wird sogar von der "vierten industriellen Revolution" gesprochen, denn traditionelle Geschäftsmodelle geraten unter Druck.
Statistische Fragestellungen finden sich in den verschiedensten alltäglichen Lebensbereichen. Ohne Grundlagen der Deskriptiven Statistik ist das Verständnis technischer, sozialer oder naturwissenschaftlicher Zusammenhänge kaum denkbar. Dieses Buch verbindet hohe analytische Tiefe statistischer Fragestellungen mit großer Anschaulichkeit.
Langfristige Finanzierungen tragen wesentlich zur Beruhigung der Märkte und damit zur Stabilität von Volkswirtschaften bei. Dies zeigt eindrucksvoll das Beispiel des deutschen Marktes für Wohnungsfinanzierungen. Bedingt durch die neuen Finanzmarktregulierungen wie Basel III und Solvency II wird sich der Markt für langfristige Finanzierungen jedoch verkleinern, da Banken Anreize erhalten, eher kurzfristige Darlehen zu vergeben. Andere Finanzintermediäre, etwa Versicherungen oder Fonds, werden diese Lücke kaum schließen können. Zwar werden alternative Finanzintermediäre aufgrund von Vorteilen in der Regulierung ihre Kreditvergabe erhöhen, aber wegen fehlender Erfahrungen und Anreize werden sie den Mangel an Langfristfinanzierungen nicht beheben können. Geboten ist daher eine Anpassung des Regelwerks, damit der Bankensektor robuster wird, gleichzeitig aber seine originären volkswirtschaftlichen Funktionen weiter erfüllen kann.
Communicating Sequential Processes (CSP) [7] is a calculus for concurrent systems that has been the basis of subject-oriented business process management (S-BPM) [4]. We use CSPm -- a machine readable dialect of CSP -- to create a sequence of models for a case study on an "Automated Teller Machine" [1]. We use the refinement checker FDR2 to prove that certain models are correct implementations of specifications.
Comparison of the subject-oriented and the Petri net based approach for business process automation
(2015)
The subject-oriented modelling approach [5] significally differs from the classic Petri net based approach of many business process modeling languages like EPC [9], Business Process Model and Notation (BPMN) [11], and also Yet Another Workflow Language (YAWL) [10]. In this work, we compare the two approaches by modeling a case study called "Procure to Pay"[3], a typical business process where some equipment for a construction site is rented and finally paid. The case study is not only modelled but also automated using the Metasonic Suite for the subject-oriented and YAWL for the Petri net based approach.
An Hochschulen ist eine zunehmende generationale Durchmischung der Beschäftigten zu beobachten (vgl. Gülker 2011). Erklärungsansätze, warum dies so ist, beziehen sich insbesondere auf zwei Entwicklungen: zum einen den demografischen Wandel, zum anderen einen sich verändernden Führungsstil in Organisationen.
Weniger Gutachten
(2015)
Unternehmen agieren in einem dynamischen Umfeld mit hoher Komplexität und Unsicherheit. Um dabei langfristig wettbewerbsfähig zu bleiben, ist eine kontinuierliche Optimierung der Prozesse erforderlich. Eine konsequente Prozessorientierung wird daher seit langem angestrebt. Zur Ermittlung des aktuellen Standes der Prozessorganisation in deutschen Unternehmen hat die Gesellschaft für Organisation e. V. (gfo) eine Studie durchführen lassen, deren erste Ergebnisse hier vorgestellt werden.
Der Nutzen von Prozessmanagement für die Effizienz und Effektivität der Organisation von Unternehmen ist vielfach bestätigt. Eine Studie der gfo-Gesellschaft für Organisation stellt fest, dass der Umsetzungsgrad der Prozessorganisation in Unternehmen dennoch mangelhaft ist. Es fehlt die Unterstützung der Leitung, die selbst noch überwiegend funktional organisiert ist.
In the fermentation process sugars are transformed into lactic acid. pH meters have traditionally been used for fermentation process monitoring based on acidity. More recently, near infrared (NIR) spectroscopy has proven to provide an accurate and non-invasive method to detect when the transformation of sugars into lactic acid is finished. The fermentation process when sugars are transformed into lactic acid. This research proposes the use of simplified NIR spectroscopy using multispectral optical sensors as a simpler and less expensive measure to end the fermentation process. The NIR spectrum of milk and yogurt is compared to find and extract features that can be used to design a simple sensor to monitor the yogurt fermentation process. Multispectral images in four selected wavebands within the NIR spectrum are captured and show different spectral remission characteristics for milk, yogurt and water, which support the selection of these wavebands for milk and yogurt classification.
The latest advances in the field of smart card technologies allow modern cards to be more than just simple security tokens. Recent developments facilitate the use of interactive components like buttons, displays or even touch-sensors within the card's body thus conquering whole new areas of application. With interactive functionalities the usability aspect becomes the most important one for designing secure and popularly accepted products. Unfortunately, the usability can only be tested fully with completely integrated hence expensive smart card prototypes. This restricts severely application specific research, case studies of new smart card user interfaces and the optimization of design aspects, as well as hardware requirements by making usability and acceptance tests in smart card development very costly and time-consuming. Rapid development and simulation of smart card interfaces and applications can help to avoid this restriction. This paper presents a rapid development process for new smart card interfaces and applications based on common smartphone technology using a tool called SCUID^Sim. We will demonstrate the variety of usability aspects that can be analyzed with such a simulator by discussing some selected example projects.
We present a system that combines voxel and polygonal representations into a single octree acceleration structure that can be used for ray tracing. Voxels are well-suited to create good level-of-detail for high-frequency models where polygonal simplifications usually fail due to the complex structure of the model. However, polygonal descriptions provide the higher visual fidelity. In addition, voxel representations often oversample the geometric domain especially for large triangles, whereas a few polygons can be tested for intersection more quickly.
We propose a high-performance GPU implementation of Ray Histogram Fusion (RHF), a denoising method for stochastic global illumination rendering. Based on the CPU implementation of the original algorithm, we present a naive GPU implementation and the necessary optimization steps. Eventually, we show that our optimizations increase the performance of RHF by two orders of magnitude when compared to the original CPU implementation and one order of magnitude compared to the naive GPU implementation. We show how the quality for identical rendering times relates to unfiltered path tracing and how much time is needed to achieve identical quality when compared to an unfiltered path traced result. Finally, we summarize our work and describe possible future applications and research based on this.
The study of locomotion in virtual environments is a diverse and rewarding research area. Yet, creating effective and intuitive locomotion techniques is challenging, especially when users cannot move around freely. While using handheld input devices for navigation may often be good enough, it does not match our natural experience of motion in the real world. Frequently, there are strong arguments for supporting body-centered self-motion cues as they may improve orientation and spatial judgments, and reduce motion sickness. Yet, how these cues can be introduced while the user is not moving around physically is not well understood. Actuated solutions such as motion platforms can be an option, but they are expensive and difficult to maintain. Alternatively, within this article we focus on the effect of upper-body tilt while users are seated, as previous work has indicated positive effects on self-motion perception. We report on two studies that investigated the effects of static and dynamic upper body leaning on perceived distances traveled and self-motion perception (vection). Static leaning (i.e., keeping a constant forward torso inclination) had a positive effect on self-motion, while dynamic torso leaning showed mixed results. We discuss these results and identify further steps necessary to design improved embodied locomotion control techniques that do not require actuated motion platforms.
Dieser Tagungsband enthält die Beiträge zum 12. Workshop zum Thema Virtuelle und Erweiterte Realität der Fachgruppe VR/AR der Gesellschaft für Informatik e.V. Der Workshop dient zum Informations- und Ideenaustausch deutschsprachigen WissenschaftlerInnen, zusätzlich bietet der Workshop den idealen Rahmen aktuelle Ergebnisse und Vorhaben aus Forschung und Entwicklung einem fachkundigen Publikum zur Diskussion zu stellen. Insbesondere wollen wir auch jungen Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit geben, ihre Arbeiten zu präsentieren.
In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiges Verfahren zur Echtzeitüberwachung von Laserbohrprozessen vorgestellt. Die Untersuchungen werden an unterschiedlichen Materialien unter Einsatz eines passiv-gütegeschalteten Nd:YAG Lasers durchgeführt. Prozessbegleitend findet eine Aufzeichnung der akustischen Emissionen mit anschließender Analyse durch schnelle Fourier-Transformation statt. Hierdurch lassen sich der Durchbruch beim Bohren durch ein Material sowie der Materialübergang mehrschichtiger Systeme detektieren. Die akustischen Messungen werden durchAuswertung der Pulsfolge des Lasers mittels einer Fotodiode gestützt. Hierbei zeigt sich eine gute Übereinstimmung der im akustischen Spektrum dominanten Frequenz mit der jeweils im Laserburstauftretenden Pulsfrequenz. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht eine Echtzeitüberwachung beim Laserbohren mittels kostengünstiger und einfacher Hardware. Zudem zeichnet es sich im Gegensatz zu bestehenden Verfahren durch eine hohe Robustheit gegen äußere Störeinflüsse aus, da eine frequenzbasierte Auswertung stattfindet.
Der verantwortungsvolle Konsument – Einstellungen von Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlern
(2015)
An den wirtschaftswissenschaftlichen Fakultäten der Technischen Hochschule Köln (TH Köln) und der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg (HBRS) sind im Verlauf des Jahres 2013 Befragungen zu nachhaltigen, zertifizierten Lebensmitteln durchgeführt worden. Ziel war es, die Bedeutung von Fairtrade und Bio auf der Basis von Konsumenteneinschätzungen zu analysieren. Dazu wurden Wahrnehmung, Bekanntheitsgrad und Vertrauen, Kaufverhalten, Zahlungsbereitschaft sowie Glaubwürdigkeit in Bezug auf Fairtrade- und Bio-Produkte abgefragt. Der Kreis der Befragten umfasste die Gruppe der Studierenden, Mitarbeiter/innen und Professor(inn)en. Darüber hinaus konnten Differenzierungen nach Geschlecht, Einkommen und Alter vorgenommen werden. Die Ergebnisse sind in der Reihe „Forum NIL“ veröffentlicht worden. In der vorliegenden Studie sollte untersucht werden, ob Sozialwissenschaftler ein verantwortungsvolleres Konsumentenverhalten aufweisen als Wirtschaftswissenschaftler. Aus diesem Grunde, wurde die gleiche Befragung an der Fakultät für Sozialwissenschaften der TH Köln durchgeführt. Ein Vergleich der Befragungsergebnisse zeigte einerseits, dass Studierende, Mitarbeiter/innen und Professor(inn)en in den Sozialwissenschaften ein teilweise höheres Verantwortungsbewusstsein aufweisen. Dies gilt insbesondere in Bezug auf das bewusste Achten auf nachhaltige Produkte, die Zahlungsbereitschaft und den tatsächlichen Kauf von Fairtrade- und Bio-Produkten. Allerdings war auch bei den Befragten der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften ein durchaus verantwortungsvolles Konsumentenverhalten erkennbar. Darüber hinaus konnte der generelle Vorwurf, dass sich eine Ökonomieausbildung negativ auf die Einstellung zu einem verantwortungsvollen Handeln auswirkt, anhand der Studienergebnisse nicht bestätigt werden. Vielmehr zeigte sich, dass nahezu keine Unterschiede zwischen den Antworten der Studienanfänger und Studierender höherer Semester an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften feststellbar waren.
Digitales Geld
(2015)
Secure vehicular communication has been discussed over a long period of time. Now,- this technology is implemented in different Intelligent Transportation System (ITS) projects in europe. In most of these projects a suitable Public Key Infrastructure (PKI) for a secure communication between involved entities in a Vehicular Ad hoc Network (VANET) is needed. A first proposal for a PKI architecture for Intelligent Vehicular Systems (IVS PKI) is given by the car2car communication consortium. This architecture however mainly deals with inter vehicular communication and is less focused on the needs of Road Side Units. Here, we propose a multi-domain PKI architecture for Intelligent Transportation Systems, which considers the necessities of road infrastructure authorities and vehicle manufacturers, today. The PKI domains are cryptographically linked based on local trust lists. In addition, a crypto agility concept is suggested, which takes adaptation of key length and cryptographic algorithms during PKI operation into account.
Lignin ist bereits ein intensives Gebiet der Forschung, allerdings werden Verknüpfungen zwischen Quelle, Aufschlussmethode und Einsatz in der Literatur kaum beschrieben. In der vorliegenden Arbeit werden Lignine von verschiedenen Quellen (Weizenstroh, Buche, Nadelholz) und Aufschlussmethoden (AFEX, Wasserdampfaufschluss, Organosolv, Saure Hydrolyse) analytisch erfasst und hinsichtlich ihres Einsatzes in polymeren Materialien charakterisiert. Eine breite Auswahl an Methoden wurden eingesetzt, FT-IR- Spektroskopie, UV-Vis, 31P-NMR, GPC, Pyrolyse-GC/MS, sowie HPLC zur Bestimmung der Reinheit gemäß des NREL-Standard-Protokolls. Thermische Analysen, wie TGA und DSC zeigten Glasübergangstemperaturen um 120°C, sowie Zersetzungstemperaturen zwischen 340°C und 380°C. Die Ergebnisse weisen für das Organosolv-Buchenholz-Lignin hochreine Fraktionen auf, die bis dato noch nicht erreicht wurden. Die Ergebnisse dieser Arbeit identifizien die Organosolv-Buchenholz-Lignine als ein verwertbares Produkt im Hinblick auf die Anwendung in Polyurethanen sowie Phenol-Formaldehydharzen.
Simultaneous multifrequency radio observations of the Galactic Centre magnetar SGR J1745-2900
(2015)
Fundamentals of Energy Meteorology - Influence of atmospheric parameters on solar energy production
(2015)
So far, sustainable HCI has mainly focused on the domestic context, but there is a growing body of work looking at the organizational context. As in the domestic context, these works still rest on psychological theories for behaviour change used for the domestic context. We supplement this view with an organizational theory-informed approach that adopts organizational roles as a key element. We will show how a role-based analysis could be applied to uncover information needs and to give em-ployee’s eco-feedback, which is linked to their tasks at hand. We illustrate the approach on a qualitative case study that was part of a broader, ongoing action research conducted in a German production company.
This book presents bond graph model-based fault detection with a focus on hybrid system models. The book addresses model design, simulation, control and model-based fault diagnosis of multidisciplinary engineering systems. The text beings with a brief survey of the state-of-the-art, then focuses on hybrid systems. The author then uses different bond graph approaches throughout the text and provides case studies.
A novel approach to produce 2D designs by adapting the HyperNEAT algorithm to evolve non-uniform rational basis splines (NURBS) is presented. This representation is proposed as an alternative to previous pixel-based approaches primarily motivated by aesthetic interests, and not designed for optimization tasks. This spline representation outperforms previous pixel-based approaches on target matching tasks, performing well even in matching irregular target shapes. In addition to improved evolvability in the face of a well defined fitness metric, a NURBS representation has the added virtues of being continuous rather than discrete, as well as being intuitive and easily modified by graphic and industrial designers.
[Context and motivation] Communication in distributed software development is usually supported by issue tracking systems. Within these systems, most of the communication is stored as unstructured natural language text. The natural language text, however, contains much information with respect to requirements management, e.g. discussion, clarification and prioritization of features, bugs, and refactorings. [Question] This paper investigates the information stored in the issue tracking systems of four different open-source projects. It categorizes the text and reports on the distribution of issue types and information types. [Principal ideas/results] A manual analysis of 80 issues, using a grounded approach, is conducted to derive a taxonomy of issue types and information types. Subsequently, the taxonomy is used as a codebook, to manually categorize and structure the text in another 120 issues. [Contribution] The first contribution of this paper is the taxonomy of issue and information types and the second contribution is an in-depth analysis of the natural language data and the communication. This analysis showed, for example, that information with respect to prioritization and scheduling can be found in natural language data, whether the ITS supports such tasks in a structured way or not.
Detection of triacetone triperoxide using temperature cycled metal-oxide semiconductor gas sensors
(2015)
In this doctoral thesis the curing process of visible light-curing (VLC) dental composites and 3D printing rapid prototyping (RP) materials are investigated with the focus on dielectric analysis (DEA). This method is able to monitor the curing of resins in an alternating electric fringe field with adjustable frequencies and is often used for cure control of composites manufacturing in the aviation and automotive industry but hardly established in dental science or RP method development. It is capable of investigating very fast initiation and primary curing processes using high frequencies in the kHz-range. The aim of the Thesis is a better understanding of the curing processes with respect to curing parameters such as resin composition, viscosity, temperature, and for light-curing composites also light intensity and irradiation depth. Due to the nature of both dental and RP systems an application of specific experimental set-up had to be designed allowing for the generation of reproducible and valid results. Subsequently, different evaluation methods were developed to characterize the curing behavior of both material types. A special focus was paid to the determination of kinetic parameters from DEA measurements. Reaction rates of the curing of the corresponding thermosets were calculated and applied to the ion viscosity curves measured by DEA to evaluate reaction kinetic parameters. For the dental composites it could be clearly shown that the initial curing rate is directly proportional to light intensity and not to its square root as proposed by many others authors. A good description of the curing behaviour of 3DP RP materials was also achieved assuming a reaction order smaller than one. This data provides the base for the kinetic modeling of polymerization and curing processes proposed within the Thesis.
Competitions for Benchmarking: Task and Functionality Scoring Complete Performance Assessment
(2015)
Begutachtung medizinischer Sachverhalte in der Sozialversicherung und in angrenzenden Gebieten
(2015)
This paper proposes a new artificial neural network-based maximum power point tracker for photovoltaic application. This tracker significantly improves efficiency of the photovoltaic system with series-connection of photovoltaic modules in non-uniform irradiance on photovoltaic array surfaces. The artificial neural network uses irradiance and temperature sensors to generate the maximum power point reference voltage and employ a classical perturb and observe searching algorithm. The structure of the artificial neural network was obtained by numerical modelling using Matlab/Simulink. The artificial neural network was trained using Bayesian regularisation back-propagation algorithms and demonstrated a good prediction of the maximum power point. Relative number of Vmpp prediction errors in range of ±0.2V is 0.05% based on validation data.
The paper presents a new control strategy of management of transport companies operating in completive transport environment. It is aimed to optimise the headway of transport companies to provide the balance between costs and benefits of operation under competition. The model of transport system build using AnyLogic comprises agent-based and discrete-event techniques. The model combined two transport companies was investigated under condition of the competition between them. It was demonstrated that the control strategy can ensure the balance of interests of transport companies trying to find compromise between cost of operation and quality of service.