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Abschlussbericht zum BMBF-Fördervorhaben Enabling Infrastructure for HPC-Applications (EI-HPC)
(2020)
Als rohstoffarme und exportorientierte Wirtschaftsnation ist die Bundesrepublik in ho- hem Maß auf die Sicherung und Sicherheit der Logistikketten im grenzüberschreiten- den Verkehr angewiesen. Angesichts der komplexen Transportstrukturen bei grenz- überschreitenden Transporten kommt den eingesetzten Kontroll- und Prüfverfahren besondere Bedeutung zu: Einerseits müssen Kostenbelastungen, Unterbrechungen und Verzögerungen in der Transportkette minimiert, andererseits besonders illegale Einfuhren, Transporte und Substanzen unterbunden werden. Von besonderer Bedeu- tung für Verdachts- bzw. Stichprobenkontrollen ist der Einsatz speziell trainierter Spür- hunde. Als besonders leistungsfähige ‚lebende Sensoren‘ sind sie in der Lage, eine Vielzahl von Stoffen zu detektieren. Der Einsatz von Spürhunden unterliegt allerdings engen Grenzen: Hoher Trainingsaufwand, eng begrenzte Einsatzdauer, begrenzte Verfügbarkeit. Die Entwicklung neuer, optimierter Einsatzverfahren für Spürhunde z. B. mit höheren Durchsatzraten und überprüfbarer Verlässlichkeit durch Einbindung technischer Systeme ist daher ein wichtiger Beitrag für die Sicherung und Sicherheit der Logistikketten.
This report presents the implementation and evaluation of a computer vision problem on a Field Programmable Gate Array (FPGA). This work is based upon [5] where the feasibility of application specific image processing algorithms on a FPGA platform have been evaluated by experimental approaches. The results and conclusions of that previous work builds the starting point for the work, described in this report. The project results show considerable improvement of previous implementations in processing performance and precision. Different algorithms for detecting Binary Large OBjects (BLOBs) more precisely have been implemented. In addition, the set of input devices for acquiring image data has been extended by a Charge-Coupled Device (CCD) camera. The main goal of the designed system is to detect BLOBs in continuous video image material and compute their center points.
This work belongs to the MI6 project from the Computer Vision research group of the University of Applied Sciences Bonn-Rhein-Sieg1 . The intent is the invention of a passive tracking device for an immersive environment to improve user interaction and system usability. Therefore the detection of the users position and orientation in relation to the projection surface is required. For a reliable estimation a robust and fast computation of the BLOB's center-points is necessary. This project has covered the development of a BLOB detection system on an Altera DE2 Development and Education Board with a Cyclone II FPGA. It detects binary spatially extended objects in image material and computes their center points. Two different sources have been applied to provide image material for the processing. First, an analog composite video input, which can be attached to any compatible video device. Second, a five megapixel CCD camera, which is attached to the DE2 board. The results are transmitted on the serial interface of the DE2 board to a PC for validation of their ground truth and further processing. The evaluation compares precision and performance gain dependent on the applied computation methods and the input device, which is providing the image material.
This report presents the implementation and evaluation of a computer vision task on a Field Programmable Gate Array (FPGA). As an experimental approach for an application-specific image-processing problem it provides reliable results to measure gained performance and precision compared with similar solutions on General Purpose Processor (GPP) architectures.
The project addresses the problem of detecting Binary Large OBjects (BLOBs) in a continuous video stream. For this problem a number of different solutions exist. But most of these are realized on GPP platforms, where resolution and processing speed define the performance barrier. With the opportunity of parallelization and performance abilities like in hardware, the application of FPGAs become interesting. This work belongs to the MI6 project from the Computer Vision research group of the University of Applied Sciences Bonn-Rhein-Sieg. It address the detection of the users position and orientation in relation to the virtual environment in an Immersion Square.
The goal is to develop a light emitting device, that points from the user towards the point of interest on the projection screen. The projected light dots are used to represent the user in the virtual environment. By detecting the light dots with video cameras, the idea is to interface the position and orientation of the relative position of the user interface. Fort that the laser dots need to be arranged in a unique pattern, which requires at least five points.[29] For a reliable estimation a robust computation of the BLOB's center-points is necessary.
This project has covered the development of a BLOB detection system on a FPGA platform. It detects binary spatially extended objects in a continuous video stream and computes their center points. The results are displayed to the user and where validated for their ground truth. The evaluation compares precision and performance gain against similar approaches on GPP platforms.
Reversible logic synthesis is an emerging research topic with different application areas like low-power CMOS design, quantum- and optical computing. The key motivation behind reversible logic synthesis is the optimization of the heat dissipation problem current architectures show, by reducing it to theoretically zero [2].
Kaum ein anderes Segment im Gesundheitswesen in Deutschland steht so im Fokus der Qualitätssicherung wie die medizinische Rehabilitation. So sind leitliniengetreue Therapien oder ausgereifte Zertifizierungsverfahren längst existenzielle Belegungsvoraussetzungen für die Rehabilitationseinrichtungen. Ohne ein funktionierendes Qualitätsmanagementsystem darf eine Rehabilitationsklinik nicht belegt werden (§20 SGB IX) – das ist einmalig im Gesundheitssystem. Die Rehabilitationskliniken sind damit Vorreiter in Sachen Qualität im Gesundheitswesen.
Schwingungen sind Bestandteil einer jeden Maschine mit beweglichen Teilen, manchmal sind sie unbedeutend, manchmal deutlich merkbar. Die Überwachung von Schwingungen einer Maschine kann dazu dienen, die Maschinenfunktion zu kontrollieren oder auch frühzeitig Verschleißschäden zu erkennen. Stand der Technik ist die Messung von Schwingungen mit präzisen, aber auch kostenintensiven piezoelektrischen Beschleunigungssensoren und aufwändigen Messsystemen. Solche konventionellen Systeme sind für hochpreisige Maschinen und Anlagen, z. B. Windkraftanlagen, einsetzbar, aber nicht für kleine und mittelgroße Maschinen. Hier besteht der Bedarf an wirklichen Low-Cost Messsystemen, die so günstig sind, dass sie permanent in die Maschine integriert sind und permanent die Schwingungen überwachen. Im Forschungsprojekt wurde ein Baukasten aus kommerziell verfügbaren Komponenten entwickelt, mit dem Low-Cost Schwingungsmesssysteme aufgebaut werden können.
This report describes the design, the implementation and the usage of a system for managing different systems for automated theorem proving and automatically generated proofs. In particular, we focus on a user-friendly web-based interface and a structure for collecting and cataloguing proofs in a uniform way. The second point hopefully helps to understand the structure of automatically generated proofs and builds a starting point for new insights for strategies for proof planning.
Neue technologische Entwicklungen basieren immer mehr auf einer
zunehmenden Mathematisierung, gerade in den Ingenieurwissenschaften.
Nicht erst seit PISA ist jedoch zu beobachten, dass sich das
belastbare mathematische Grundwissen vieler Studienanfänger in den letzten Jahren verringert hat.
Im vorliegenden Beitrag wird dieses Spannungsfeld, in dem sich die Ingenieurmathematik befindet, aus Sicht von Fachhochschuldozenten beschrieben. Ausgehend von den Ausbildungszielen der Ingenieurmathematik werden Anforderungen an die Schulmathematik abgeleitet.
Diese Anforderungen werden beispielhaft für die Einführung und den Umgang mit den mathematischen Objekten Zahlen, Terme, Gleichungen und Funktionen konkretisiert.
Ziel ist eine Sensibilisierung von Mathematiklehrerinnen und -lehrern, um ihre Schulabsolventinnen und -absolventen besser für ein zukünftiges ingenieurwissenschaftliches Studium zu rüsten.
Im Rahmen der Förderlinie „FDMScouts.nrw“ arbeiten zehn Hochschulen kooperativ an Strukturen und Prozessen für einen nachhaltigen Aufbau des Forschungsdatenmanagements an den betreffenden Hochschulen für angewandte Wissenschaften und Fachhochschulen.
Hierbei ist ausschlaggebend, das Forschungsdatenmanagement zielgerichtet und bedarfsorientiert zu konzipieren und sowohl strategisch als auch operativ zu verankern. Ausgangspunkt dieser Bemühungen bildet daher eine Bedarfserhebung, die bestehende Datenworkflows, Vorwissen und Bedarfe der Forschenden zum FDM erfassen soll. In Abstimmung innerhalb der Förderlinie „FDMScouts.nrw“ wurde der vorliegende Umfragebogen erstellt.
Der Erhebungsbogen basiert auf der Vorlage „Fragenkatalog zur Bedarfserhebung zur Archivierung und Bereitstellung von Forschungsdaten an den rheinland-pfälzischen Universitäten und Hochschulen für angewandte Wissenschaften“ (Lemaire et al. 2022). Darüber hinaus wurden Aspekte aus „UNEKE: Forschungsdatenspeicherung - Praxis und Bedarfe: Online-Survey 2019“ (Brenger et al. 2019) und aus „Anforderungserhebung bei den brandenburgischen Hochschulen“ (Radtke et al. 2020) entnommen. Als weitere Quelle diente der „Interviewleitfaden zur Bestands- und Bedarfserhebung im Forschungsdatenmanagement (FDM) - Projekt FDM-TUDO“ der TU Dortmund (Kletke et al. 2022).
Im gemeinsamen Verbundprojekt analysierte das IZNE die Wahrnehmung gesundheitlicher und finanzieller Wertschöpfungsaspekte des betrieblichen Mobilitätsmanagements (BMM). Hierzu wurden 178 Betriebe schriftlich und 22 Betriebsleiter in persönlichen Interviews zu Maßnahmen der betrieblichen Gesundheitsförderung (BGF) sowie 1.341 Arbeitnehmer aus 14 Unternehmen im Raum Bonn zu ihrem Mobilitätsverhalten befragt. Die Einschätzung der tatsächlichen Existenz und des gesundheitlichen und wirtschaftlichen Nutzens des BMM sollte Bedarf und Optimierungspotentiale erkennbar machen.
Die nationale Politik- und Forschungsstrategie Bioökonomie sieht eine Transformation der Wirtschaft vor, bei der die Verwendung fossiler Rohstoffe zunehmend durch den Einsatz nachwachsender Rohstoffe ersetzt wird. Der Einsatz biobasierter Kunststoffe soll dabei gefördert werden. Erste Analysen der Berichterstattung zu Biokunststoffen im Rahmen einer Pilotstudie ergaben, dass der Grundgedanke biologisch abbaubarer Kunststoffe breite Zustimmung im öffentlichen Diskurs erfährt. Abseits der soziopolitischen Diskursebene entwickelt sich jedoch eine medial geführte Diskussion um erhebliche Probleme mit den Stoffen in der Abfallwirtschaft. Die Gefahr besteht nun, dass diese Haltung verbreitet durch die Massenmedien auf die öffentliche Meinung abfärbt. Mangelnde öffentliche Akzeptanz könnte den Erfolg von innovativen Biokunststoff-Produkten gefährden.
BonaRes (Modul A): Überwindung der Bodenmüdigkeit mithilfe eines integrierten Ansatzes - ORDIAmur
(2019)
This project investigated the viability of using the Microsoft Kinect in order to obtain reliable Red-Green-Blue-Depth (RGBD) information. This explored the usability of the Kinect in a variety of environments as well as its ability to detect different classes of materials and objects. This was facilitated through the implementation of Random Sample and Consensus (RANSAC) based algorithms and highly parallelized workflows in order to provide time sensitive results. We found that the Kinect provides detailed and reliable information in a time sensitive manner. Furthermore, the project results recommend usability and operational parameters for the use of the Kinect as a scientific research tool.