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In this paper, the performance evaluation of Frequency Modulated Chaotic On-Off Keying (FM-COOK) in AWGN, Rayleigh and Rician fading channels is given. The simulation results show that an improvement in BER can be gained by incorporating the FM modulation with COOK for SNR values less than 10dB in AWGN case and less than 6dB for Rayleigh and Rician fading channels.
Anfang Januar 2007 trat in Nordrhein-Westfalen (NRW) das Hochschulfreiheitsgesetz (HFG) in Kraft. Mit dem HFG hat sich die Landesregierung in NRW weit aus der Detailsteuerung der Hochschulen zurückgezogen und tritt lediglich noch für existenzielle Schadensereignisse ein. So sind die Hochschulen – Universitäten und Fachhochschulen – in NRW keine staatlichen Einrichtungen mehr, sondern Körperschaften des öffentlichen Rechts in staatlicher Trägerschaft. Hiermit folgt das neue Hochschulgesetz dem hochschulpolitischen Paradigmenwechsel von einem staatlich geplanten, weitgehend einheitlich gestalteten System zu einem durch Profilbildung und Wettbewerb geprägten Hochschulsystem. In diesem Artikel werden die damit verbundenen Problemstellungen und Lösungsoptionen aufgezeigt und als Empfehlung die Einführung eines Chancen- und Risikomanagements beschrieben.
Molecular modeling is an important subdomain in the field of computational modeling, regarding both scientific and industrial applications. This is because computer simulations on a molecular level are a virtuous instrument to study the impact of microscopic on macroscopic phenomena. Accurate molecular models are indispensable for such simulations in order to predict physical target observables, like density, pressure, diffusion coefficients or energetic properties, quantitatively over a wide range of temperatures. Thereby, molecular interactions are described mathematically by force fields. The mathematical description includes parameters for both intramolecular and intermolecular interactions. While intramolecular force field parameters can be determined by quantum mechanics, the parameterization of the intermolecular part is often tedious. Recently, an empirical procedure, based on the minimization of a loss function between simulated and experimental physical properties, was published by the authors. Thereby, efficient gradient-based numerical optimization algorithms were used. However, empirical force field optimization is inhibited by the two following central issues appearing in molecular simulations: firstly, they are extremely time-consuming, even on modern and high-performance computer clusters, and secondly, simulation data is affected by statistical noise. The latter provokes the fact that an accurate computation of gradients or Hessians is nearly impossible close to a local or global minimum, mainly because the loss function is flat. Therefore, the question arises of whether to apply a derivative-free method approximating the loss function by an appropriate model function. In this paper, a new Sparse Grid-based Optimization Workflow (SpaGrOW) is presented, which accomplishes this task robustly and, at the same time, keeps the number of time-consuming simulations relatively small. This is achieved by an efficient sampling procedure for the approximation based on sparse grids, which is described in full detail: in order to counteract the fact that sparse grids are fully occupied on their boundaries, a mathematical transformation is applied to generate homogeneous Dirichlet boundary conditions. As the main drawback of sparse grids methods is the assumption that the function to be modeled exhibits certain smoothness properties, it has to be approximated by smooth functions first. Radial basis functions turned out to be very suitable to solve this task. The smoothing procedure and the subsequent interpolation on sparse grids are performed within sufficiently large compact trust regions of the parameter space. It is shown and explained how the combination of the three ingredients leads to a new efficient derivative-free algorithm, which has the additional advantage that it is capable of reducing the overall number of simulations by a factor of about two in comparison to gradient-based optimization methods. At the same time, the robustness with respect to statistical noise is maintained. This assertion is proven by both theoretical considerations and practical evaluations for molecular simulations on chemical example substances.
Qualitätsverbesserung und Zeitersparnis bei der Stipendienvergabe durch automatisierten Workflow
(2013)
Für die Vergabe der Deutschlandstipendien hatte die Hochschule anfangs ein Verfahren festgelegt, das viel manuelle Arbeitsschritte umfasst: Die Studierenden hatten ihre Bewerbungsunterlagen schriftlich einzureichen. Dazu gehörten neben einem Motivationsschreiben, einem Ausdruck des aktuellen Notenspiegels alle weiteren Referenzen zur Einschätzung der Bewerbung gemäß den gesetzlichen Auswahlkriterien. Als Grundlage zur Bewertung der „sozialen Kriterien“ sollten die Bewerberinnen und Bewerber ein Gutachten eines Professors oder einer Professorin der Hochschule einholen.
Der Wechsel vom Lehren zum aktiven Lernen kann durch studentische Projekte gelingen. Studierende wenden das bisher vermittelte Wissen an und erleben dadurch Ihre eigene Handlungskompetenz während der Bearbeitung einer berufsnahen Aufgabenstellung. Lernziel ist hierbei die Steigerung der Handlungskompetenz, bestehend aus Fach-, Sozial-, Methoden- und Individualkompetenz durch die Aufgabenbearbeitung im Team. Insbesondere wird dabei auch Wert auf die Vermittlung und Erfahrung von Skills, wie z. B. Kooperationsfähigkeit, Kommunikationsverhalten und Arbeitsorganisation gelegt.
Mathematische Vorkurse werden zur Vorbereitung auf das Studium allen Studienanfängerinnen und Studienanfängern der Ingenieurmathematik dringend empfohlen, aber leider fällt es immer schwerer, die Lücke zwischen den Erwartungen an die Vorkenntnisse der Studierenden und dem tatsächlichen Rüstwerkzeug der Studienanfänger/innen zu schließen. In diesem Artikel wird die Projektidee vorgestellt, im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem internationalen ROLE-Projekt einen mathematischen Vorkurs durch zusätzliche Elemente aus dem Bereich der Open Educational Resources sinnvoll zu ergänzen, um eine Binnendifferenzierung zu ermöglichen und den Studierenden zu erleichtern, sich in den Lehrstoff individuell einzuarbeiten.
Das AD 2000-Regelwerk ist der dominierende Standard für den Druckbehälterbau in Deutschland. Die bereits in anderen europäischen Ländern verbreitete DIN EN 13445 findet kaum Berücksichtigung. Dies allerdings zu Unrecht, denn ein aktueller Vergleich, der im Rahmen einer Bachelorarbeit durchgeführte wurde, zeigt: Die EN 13445 ist zu einer echten Alternative gereift. Gerade das Hauptargument gegen eine Umstellung, die steigenden Kosten, ist längst überholt.
Automated parameterization of intermolecular pair potentials using global optimization techniques
(2014)
In this work, different global optimization techniques are assessed for the automated development of molecular force fields, as used in molecular dynamics and Monte Carlo simulations. The quest of finding suitable force field parameters is treated as a mathematical minimization problem. Intricate problem characteristics such as extremely costly and even abortive simulations, noisy simulation results, and especially multiple local minima naturally lead to the use of sophisticated global optimization algorithms. Five diverse algorithms (pure random search, recursive random search, CMA-ES, differential evolution, and taboo search) are compared to our own tailor-made solution named CoSMoS. CoSMoS is an automated workflow. It models the parameters’ influence on the simulation observables to detect a globally optimal set of parameters. It is shown how and why this approach is superior to other algorithms. Applied to suitable test functions and simulations for phosgene, CoSMoS effectively reduces the number of required simulations and real time for the optimization task.
Das sogenannte „Deutschlandstipendium“ ist 2010 ins Leben gerufen worden. Gemäß den gesetzlichen Vorgaben sollen die Stipendien nach Begabung und Leistung vergeben werden. Darüber hinaus sollen auch gesellschaftliches Engagement oder besondere soziale, familiäre oder persönliche Umstände berücksichtigt werden. Bei der Finanzierung sind die Hochschulen zunächst auf das Einwerben privater Fördermittel angewiesen, die von Bund und Land um denselben Betrag aufgestockt werden. Die privaten Mittelgeber können für die von ihnen anteilig finanzierten Stipendien festlegen, aus welchen Studiengängen ihre Stipendiaten ausgewählt werden sollen. Die Hochschulen haben jedoch darauf zu achten, dass ein Drittel aller zu vergebenden Stipendien ohne eine entsprechende Zweckbindung vergeben werden. Einen direkten Einfluss auf die Auswahl einzelner Kandidaten dürfen die Förderer nicht haben. Vor diesem Hintergrund sind die Hochschulen angehalten, Anreize für private Förderer zu schaffen und parallel Bewerbungs- und Auswahlverfahren zu konzipieren, die die genannten gesetzlichen Vorgaben einhalten. Dadurch entsteht bei den Hochschulen ein erheblicher Verwaltungsaufwand. Zu dessen Reduzierung wird in diesem Artikel ein transparenter, nachvollziehbarer, zeit- und kostensparender Prozess durch einen programmierten Workflow beschrieben.