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"Innovation Journalism ist die Politikberichterstattung der Zukunft" Interview mit David Nordfors
(2011)
Die Anforderungen an die Tragfähigkeit von Seilrollen aus Guss-Polyamiden nehmen aufgrund der Erwartungen hinsichtlich der maximal zu realisierenden Hublasten bei neueren Förder- und Hebegeräte stetig zu. Die heutige Konstruktionspraxis erlaubt für normale Betriebsbedingungen eine gesicherte Auslegung der Seilrollen. Aus jahrelanger Erfahrung sind hierfür Grenzwerte für maximal zulässigen Belastungen im Betrieb unter verschiedensten Betriebsbedingungen gewonnen worden. Jedoch ist bei steigenden Lasten, besserer Ausnutzung des Werkstoffpotenzials oder Modifikationen des Basiswerkstoffs nur noch eine eingeschränkte Bestimmung der tatsächlichen "Worst-Case"-Tragfähigkeit mit dieser Konstruktionspraxis möglich. Berechnungsmodelle einer neuen Bemessungsgrundlage basieren auf der Anwendung der Finite Elemente Methode. Die ersten Berechnungsmodelle aus der modifizierten Bemessungsgrundlage ermöglichen den Einfluss von geometrischen Änderungen der Form bzw. der Ausführung, von lokalen Materialeigenschaften und von realistischere Lastzustände auf den Deformationsund Spannungszustand einer Seilrolle theoretisch zu beschreiben. Weitere Berechnungsmodelle, die z.B. die Erwärmung der Seilrolle durch die Rollreibung zwischen Seil und Seilrolle sowie des Walkens durch die Bewegung des Seiles bei dynamischer Belastung beschreiben können, sind in der Entwicklung. Für den Konstrukteur werden zudem parametrisierte Geometrie-, Last- und FE-Modelle entwickelt, die eine schnelle und betriebssichere Dimensionierung von Seilrollen aus Guss-Polyamiden ermöglichen. Alle theoretischen Ergebnisse werden z.Z. durch umfangreiche Versuche abgesichert.
The small and remote households in Northern regions demand thermal energy rather than electricity. Wind turbine in such places can be used to convert wind energy into thermal energy directly using a heat generator based on the principle of the Joule machine. The heat generator driven by a wind turbine can reduce the cost of energy for heating system. However the optimal performance of the system depends on the torque-speed characteristics of the wind turbine and the heat generator. To achieve maximum efficiency of operation both characteristics should be matched. In the article the condition of optimal performance is developed and an example of the system operating at maximum efficiency is simulated.
Ein SLA (Service Level Agreement) legt alle Punkte einer vertraglichen Zusammenarbeit zwischen Unternehmen und Service Provider verbindlich fest. Ein SLA muss sorgfältig erstellt werden, um ein Vertrauensverhältnis zwischen beiden Seiten herzustellen. Dabei geht es um inhaltliche, organisatorische und technische Anforderungen sowie um eine exakte Festlegung auf verwendete Fachbegriffe und Leistungskriterien. Der vorliegende Beitrag beschreibt Punkt für Punkt den Inhalt eines SLA. Das sind u.a. die Benennung der Vetragspartner, die Leistungskriterien, die die Qualität des Dienstes sicherstellen sowie die Überwachung der Erbringung der vereinbarten Leistung und die Dauer des Vertrages.
We present the extensible post processing framework GrIP, usable for experimenting with screen space-based graphics algorithms in arbitrary applications. The user can easily implement new ideas as well as add known operators as components to existing ones. Through a well-defined interface, operators are realized as plugins that are loaded at run-time. Operators can be combined by defining a post processing graph (PPG) using a specific XML-format where nodes are the operators and edges define their dependencies. User-modifiable parameters can be manipulated through an automatically generated GUI. In this paper we describe our approach, show some example effects and give performance numbers for some of them.
We present a graph-based framework for post processing filters, called GrIP, providing the possibility of arranging and connecting compatible filters in a directed, acyclic graph for realtime image manipulation. This means that the construction of whole filter graphs is possible through an external interface, avoiding the necessity of a recompilation cycle after changes in post processing. Filter graphs are implemented as XML files containing a collection of filter nodes with their parameters as well as linkage (dependency) information. Implemented methods include (but are not restricted to) depth of field, depth darkening and an implementation of screen space shadows, all applicable in real-time, with manipulable parameterizations.
In dieser Arbeit wird eine Methode zur Darstellung und Generierung von natürlich wirkendem Bewuchs auf besonders großen Arealen und unter Berücksichtigung ökologischer Faktoren vorgestellt. Die Generierung und Visualisierung von Bewuchs ist aufgrund der Komplexität biologischer Systeme und des Detailreichtums von Pflanzenmodellen ein herausforderndes Gebiet der Computergrafik und ermöglicht es, den Realismus von Landschaftsvisualisierungen erheblich zu steigern. Aufbauend auf [DMS06] wird bei Silva der Bewuchs so generiert, dass die zur Darstellung benötigten Wang-Kacheln und die mit ihnen assoziierten Teilverteilungen wiederverwendet werden können. Dazu wird ein Verfahren vorgestellt, um Poisson Disk Verteilungen mit variablen Radien auf nahtlosen Wang-Kachelmengen ohne rechenintensive globale Optimierung zu erzeugen. Durch die Einbeziehung von Nachbarschaften und frei konfigurierbaren Generierungspipelines können beliebige abiotische und biotische Faktoren bei der Bewuchsgenerierung berücksichtigt werden. Die durch Silva auf Wang-Kacheln erzeugten Pflanzenverteilungen ermöglichen, die darauf aufgebauten beschleunigenden Datenstrukturen bei der Visualisierung wieder zu verwenden. Durch Multi-Level Instancing und eine Schachtelung von Kd-Bäumen ist eine Visualisierung von großen bewachsenen Arealen mit geringen Renderzeiten und geringem Memoryfootprint von Hunderten Quadratkilometern Größe möglich.
In diesem Beitrag wird der interaktive Volumenrenderer Volt für die NVIDIA CUDA Architektur vorgestellt. Die Beschleunigung wird durch das Ausnutzen der technischen Eigenschaften des CUDA Device, durch die Partitionierung des Algorithmus und durch die asynchrone Ausführung des CUDA Kernels erreicht. Parallelität wird auf dem Host, auf dem Device und zwischen Host und Device genutzt. Es wird dargestellt, wie die Berechnungen durch den gezielten Einsatz der Ressourcen effizient durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden zurückkopiert, so dass der Kernel nicht auf dem zur Anzeige bestimmten Device ausgeführt werden muss. Synchronisation der CUDA Threads ist nicht notwendig.
This contribution describes an optical laser-based user interaction system designed for virtual reality (VR) environments. The project's objective is to realize a 6-DoF user input device for interaction with VR applications running in CAVE-type visualization environments with flat projections walls. In case of a back-projection VR system, in contrast to optical tracking systems, no camera has to be placed within the visualization environment. Instead, cameras observe patterns of laser beam projections from behind the screens. These patterns are emitted by a hand-held input device. The system is robust with respect to partial occlusion of the laser pattern. An inertial measurement unit is integrated into the device in order to improve robustness and precision.
Nowadays Field Programmable Gate Arrays (FPGA) are used in many fields of research, e.g. to create prototypes of hardware or in applications where hardware functionality has to be changed more frequently. Boolean circuits, which can be implemented by FPGAs are the compiled result of hardware description languages such as Verilog or VHDL. Odin II is a tool, which supports developers in the research of FPGA based applications and FPGA architecture exploration by providing a framework for compilation and verification. In combination with the tools ABC, T-VPACK and VPR, Odin II is part of a CAD flow, which compiles Verilog source code that targets specific hardware resources. This paper describes the development of a graphical user interface as part of Odin II. The goal is to visualize the results of these tools in order to explore the changing structure during the compilation and optimization processes, which can be helpful to research new FPGA architectures and improve the workflow.
Having multiple talkers on a bus system rises the bandwidth on this bus. To monitor the communication on a bus, tools that constantly read the bus are needed. This report shows an implementation of a monitoring system for the CAN bus utilizing the Altera DE2 development board. The Biomedical Institute of the University of New Brunswick is currently developing together with different partners a prosthetic limb device, the UNB hand. Communication in this device is done via two CAN buses, which operate at a bit-rate of 1 Mbit/s. The developed monitoring system has been completely designed in Verilog HDL. It monitors the CAN bus in real-time and allows monitoring of different modules as well as of the overall load. The calculated data is displayed on the built-in LCD and also transmitted via UART to a PC. A sample receiver programmed in C is also given. The evaluation of this system has been done by using the Microchip CAN Bus Analyzer Tool connected to the GPIO port of the development board that simulates CAN communication.
Fuzzelarbeit: Identifizierung unbekannter Sicherheitslücken und Software-Fehler durch Fuzzing
(2011)
Fuzzing als toolgestützte Identifizierung von Sicherheitslücken wird in der Regel im letzten Stadium der Softwareentwicklung zum Einsatz kommen. Es eignet sich zur Suche nach Sicherheitslücken in jeder Art Software. Die Robustheit der untersuchten Zielsoftware wird beim Fuzzing mit zielgerichteten, unvorhergesehenen Eingabedaten überprüft. Der Fuzzing-Prozess wird im Artikel beschrieben, ebenso die Taxometrie von Fuzzern, die in "dumme" und "intelligente" Fuzzer eingeteilt werden. Die Identifizierung von Sicherheitslücken oder Fehlern in der Zielsoftware erfolgt durch ein umfassendes Monitoring (Debugger, Profiler, Tracker). Die meist große Zahl identifizierter Schwachstellen und Verwundbarkeiten macht eine Bewertung jeder einzelnen erforderlich, weil in der Regel aus Wirtschaftlichkeitsgründen nicht alle behoben werden können. Als wichtige Bewertungsparameter werden genannt: Erkennbarkeit für Dritte, Reproduzierbarkeit, Ausnutzbarkeit, benötigte Zugriffsrechte und generierbarer Schaden. Im Internet werden etwa 300 Tools angeboten. Die Qualität eines Fuzzers lässt sich jedoch nicht pauschal angeben. Die Wirksamkeit und Eignung eines Fuzzers hängen von der Zielsoftware und den individuellen Anforderungen des Testers ab.
Novel Automated Three-Dimensional Genome Scanning Based on the Nuclear Architecture of Telomeres
(2011)
Segmentierung von 3D-Daten
(2011)
Die vorliegende Arbeit wird im Rahmen eines Projektes des Fraunhofer Instituts IAIS erstellt. Hier geht es um die Entwicklung eines neuen 3D-Laserscanners. Basierend auf diesem 3D-Laserscanner soll eine Sicherheits-Anwendung realisiert werden. Für eine Softwarekomponente - die Segmentierung von 3D-Daten - wird der Stand der Forschung untersucht und es werden drei Segmentierungs-Verfahren ausgewählt und implementiert. Der RANSAC-Algorithmus wird zur Detektion von Ebenen eingesetzt. In dieser Arbeit wird er um ein Abbruchkriterium erweitert, welches die Gesamtlaufzeit bei der Segmentierung von mehreren Ebenen verringert.
Despite perfect functioning of its internal components, a robot can be unsuccessful in performing its tasks because of unforeseen situations. These situations occur when the behavior of the objects in the robot’s environment deviates from its expected values. For robots, such deviations are exhibited in the form of unknown external faults which prohibit them from performing their tasks successfully. In this work we propose to use naive physics knowledge to reason about such faults in the robotics domain. We propose an approach that uses naive physics concepts to find information about the situations which result in a detected unknown fault. The naive physics knowledge is represented by the physical properties of objects which are formalized in a logical framework. The proposed approach applies a qualitative version of physical laws to these properties for reasoning about the detected fault. By interpreting the reasoning results the robot finds the information about the situations which can cause the fault. We apply the proposed approach to the scenarios in which a robot performs manipulation tasks of picking and placing objects. Results of this application show that naive physics holds great promise for reasoning about unknown ex- ternal faults in robotics.
Die Komplexität der Entscheidungen im Fuhrparkmanagement hat in der jüngeren Vergangenheit deutlich zugenommen. Damit steigen die Anforderungen an den Fuhrparkcontroller, den Fuhrparkleiter mit entscheidungsrelevanten Informationen im Sinne eines internen Dienstleisters zu unterstützen. Das Dynamic Carbon Accounting bietet die Möglichkeit, strategische, strukturelle und kulturelle Anforderungen an das Fuhrparkcontrolling durch die Kombination von Prozesskostenrechnung, Target Costing, Life Cycle Costing und den Ideen des Carbon Accountings instrumentell zu berücksichtigen. Je nach Bedeutung der Nachhaltigkeit für den Unternehmenserfolg können die damit verbundenen Auszahlungen noch differenzierter aufgenommen werden. So ist es denkbar, externe Auszahlungen der Emissionen von NO(ind x), Nichtmethan-Kohlenwasserstoffen, Partikeln, Lärm und Unfällen in die Rechnung zu integrieren. Damit wird je Fahrzeug der Beitrag zur Erreichung von Emissionszielen transparent gemacht und ist durch eine zielgerichtete Integration in den Controllingprozess des Unternehmens plan- und steuerbar. Da von einer zukünftig zunehmenden Komplexität des wirtschaftlichen Handelns auszugehen ist, wird sich der praktische Bedarf an dynamischen, marktorientierten Instrumenten im Controlling generell und speziell im Fuhrparkcontrolling weiter erhöhen.
Seit der Einführung der Fallpauschalen im Jahr 2004 herrscht ein sich rapide verschärfender Wettbewerb im deutschen Krankenhausmarkt. Über alle Bettengrößen-Klassen hinweg ist die Zahl der Krankenhäuser mit wirtschaftlichen Problemen gestiegen. Laut Krankenhaus- Barometer hat jedes vierte Krankenhaus das Jahr 2009 mit Verlusten abgeschlossen. Am erfolgreichsten wirtschafteten Krankenhäuser mittlerer Größe (300 bis 599 Betten), sie verbuchten am häufigsten einen Jahresüberschuss (67,8 Prozent) und am seltensten einen Jahresfehlbetrag (9,9 Prozent). Kleine Krankenhäuser (50 bis 299 Betten) schreiben tendenziell häufiger rote Zahlen (23,5 Prozent) und erzielen seltener Gewinne (59,2 Prozent) oder ausgeglichene Ergebnisse (15,3 Prozent). Eine klare strategische Positionierung im Wettbewerb wird somit insbesondere für sie immer wichtiger, um langfristig Marktanteile zu sichern. Ein geeignetes Instrument zur Schaffung von Transparenz und Klarheit im Hinblick auf die regionalen aktuellen und langfristigen Marktbedingungen ist die geografische Marktanalyse auf der Basis der Geocodierung, die im Rahmen eines Pilotprojektes im Dreifaltigkeits-Krankenhaus Wesseling analysiert und eingesetzt wurde.
Green IT (Green IS, Green ICT) is a concept of saving energy consumption to reduce IT costs. A current survey shows that only few companies in German speaking countries consider this aspect in their daily business. This is important facing the current situation of attempts of cost saving during the current economic crisis worldwide. This paper introduces into Green IT and presents an IT management and controlling concept. Then the main results of a currently presented survey are used to modify the concept. Finally an agenda for future research is given
Measuring the Understandability of Business Process Models - Are We Asking the Right Questions?
(2011)
Governance and Sustainability in Information Systems. Managing the Transfer and Diffusion of IT
(2011)
Die Fachhochschulen haben sich als Hochschulen für angewandte Wissenschaften seit ihrer Gründung Anfang der 70er Jahre deutlich gewandelt. Das Fächerportfolio vieler Fachhochschulen ist inzwischen mit jenem der Universitäten vergleichbar. In einigen Fächern bilden die Fachhochschulen sogar den überwiegenden Anteil von Absolventen aus. Die anwendungsorientierte Spitzenforschung gehört zum Selbstverständnis vieler Fachhochschulen. Vor diesem Hintergrund ist es unverständlich und für die wirtschaftliche Zukunftsfähigkeit schädlich, dass Fachhochschulen immer noch deutliche Wettbewerbsnachteile in der Weiterqualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses haben. Dies gilt umso mehr, wenn mit Fachhochschulen vergleichbaren privaten Hochschulen das Promotionsrecht zugestanden wird.
Der I. Senat des BFH hat dem Großen Senat mit Beschluss vom 7.4.2010 die Frage vorgelegt, ob der subjektive Fehlerbegriff zwar in Bezug auf nach Bilanzaufstellung neu bekanntgewordene Tatsachen beizubehalten, in Bezug auf bessere Rechtserkenntnisse nach Bilanzaufstellung aber aufzugeben ist. Der Große Senat hat insoweit eine schwierige Entscheidung zu treffen, da sich materielles Bilanzsteuerrecht, Verfahrensrecht und Handelsrecht bei dieser Frage überlagern. hat schon 1991 von einem heillosen und verworrenen Labyrinth gesprochen, in dem es schwer falle, die Prinzipien zu erkennen. Zusätzlich hat der Große Senat unter dem Gesichtspunkt der Kontinuität der Rechtsprechung und der Rechtssicherheit abzuwägen, ob es gerechtfertigt ist, eine seit 50 Jahren bestehende Rechtsprechung aufzugeben. Die Entscheidung des Großen Senats hat sich durch den Präsidentenwechsel beim BFH verzögert, ist aber nunmehr in nächster Zeit zu erwarten.
The task of this thesis is to develop an OGC-compliant Sensor Observation Service (SOS) { a component of the SWE { for GPS related sensor data in this context. It should, in contrast to existing implementations, support full mobility of the sensors and be con gurable with respect to adding di erent kinds of sensors. In particular, mobile phones should be considered as sensors, which transmit their data to the SOS server through the transactional SOS interface.
In the eld of accessing and visualization mobile sensors and their recorded data, di erent approaches were realized. The OGC1 Sensor observation Service supplies a standard to access these information, stored on servers. To be able to access these servers, an interface must be developed and implemented. The result should be a con gurable development framework for web-based GIS clients supporting the OGC sensor observation services. In particular the framework should allow continuous position updates of mobile sensors. Visualization features like charts, bounding boxes of sensors and data series should be included.
This thesis work presents the implementation and validation of image processing problems in hardware to estimate the performance and precision gain. It compares the implementation for the addressed problem on a Field Programmable Gate Array (FPGA) with a software implementation for a General Purpose Processor (GPP) architecture. For both solutions the implementation costs for their development is an important aspect in the validation. The analysis of the flexibility and extendability that can be achieved by a modular implementation for the FPGA design was another major aspect. This work is based upon approaches from previous work, which included the detection of Binary Large OBjects (BLOBs) in static images and continuous video streams [13, 15]. One addressed problem of this work is the tracking of the detected BLOBs in continuous image material. This has been implemented for the FPGA platform and the GPP architecture. Both approaches have been compared with respect to performance and precision. This research project is motivated by the MI6 project of the Computer Vision research group, which is located at the Bonn-Rhein-Sieg University of Applied Sciences. The intent of the MI6 project is the tracking of a user in an immersive environment. The proposed solution is to attach a light emitting device to the user for tracking the created light dots on the projection surface of the immersive environment. Having the center points of those light dots would allow the estimation of the user’s position and orientation. One major issue that makes Computer Vision problems computationally expensive is the high amount of data that has to be processed in real-time. Therefore, one major target for the implementation was to get a processing speed of more than 30 frames per second. This would allow the system to realize feedback to the user in a response time which is faster than the human visual perception. One problem that comes with the idea of using a light emitting device to represent the user, is the precision error. Dependent on the resolution of the tracked projection surface of the immersive environment, a pixel might have a size in cm2. Having a precision error of only a few pixels, might lead to an offset in the estimated user’s position of several cm. In this research work the development and validation of a detection and tracking system for BLOBs on a Cyclone II FPGA from Altera has been realized. The system supports different input devices for the image acquisition and can perform detection and tracking for five to eight BLOBs. A further extension of the design has been evaluated and is possible with some constraints. Additional modules for compressing the image data based on run-length encoding and sub-pixel precision for the computed BLOB center-points have been designed. For the comparison of the FPGA approach for BLOB tracking a similar implementation in software using a multi-threaded approach has been realized. The system can transmit the detection or tracking results on two available communication interfaces, USB and RS232. The analysis of the hardware solution showed a similar precision for the BLOB detection and tracking as the software approach. One problem is the strong increase of the allocated resources when extending the system to process more BLOBs. With one of the applied target platforms, the DE2-70 board from Altera, the BLOB detection could be extended to process up to thirty BLOBs. The implementation of the tracking approach in hardware required much more effort than the software solution. The design of high level problems in hardware for this case are more expensive than the software implementation. The search and match steps in the tracking approach could be realized more efficiently and reliably in software. The additional pre-processing modules for sub-pixel precision and run-length-encoding helped to increase the system’s performance and precision.
Diese Bachelor-Thesis entwickelt ein Charakterisierungskonzept für ein autostereoskopisches 3D-Display. Der daraus entstandene Parametersatz ist die Grundlage für die Anforderungen eines 3D-Charakterisierungsmessplatzes. Die Arbeit zeigt die Auswahl geeigneter Komponenten und Methoden um einen 3D-Charakterisierungsmessplatz aufzubauen. Mithilfe des neuartigen Aufbaus wird ein autostereoskopisches Display charakterisiert. Nach der Auswertung der gewonnen Messwerte wird der ermittelte Parametersatz dem Lastenheft gegenübergestellt. Mögliche Fehlerquellen im Aufbau und der Ansteuerung des Displays werden lokalisiert und soweit es möglich ist behoben.
A system that interacts with its environment can be much more robust if it is able to reason about the faults that occur in its environment, despite perfect functioning of its internal components. For robots, which interact with the same environment as human beings, this robustness can be obtained by incorporating human-like reasoning abilities in them. In this work we use naive physics to enable reasoning about external faults in robots. We propose an approach for diagnosing external faults that uses qualitative reasoning on naive physics concepts for diagnosis. These concepts are mainly individual properties of objects that define their state qualitatively. The reasoning process uses physical laws to generate possible states of the concerned object(s), which could result into a detected external fault. Since effective reasoning about any external fault requires the information of relevant properties and physical laws, we associate different properties and laws to different types of faults which can be detected by a robot. The underlying ontology of this association is proposed on the basis of studies conducted (by other researchers) on reasoning of physics novices about everyday physical phenomena. We also formalize some definitions of properties of objects into a small framework represented in First-Order logic. These definitions represent naive concepts behind the properties and are intended to be independent from objects and circumstances. The definitions in the framework illustrates our proposal of using different biased definitions of properties for different types of faults. In this work, we also present a brief review of important contributions in the area of naive/qualitative physics. These reviews help in understanding the limitations of naive/qualitative physics in general. We also apply our approach to simple scenarios to asses its limitations in particular. Since this work was done independent of any particular real robotic system, it can be seen as a theoretical proof of the concept of usefulness of naive physics for external fault reasoning in robotics.