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- Übersetzung (1)
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- öffentlich-rechtlich (1)
Institute
- Wirtschaftsrecht (835)
- Institut für Internetsicherheit (262)
- Wirtschaft und Informationstechnik Bocholt (254)
- Informatik und Kommunikation (220)
- Institut für Innovationsforschung und -management (194)
- Westfälisches Institut für Gesundheit (141)
- Westfälisches Energieinstitut (106)
- Wirtschaft Gelsenkirchen (65)
- Maschinenbau Bocholt (60)
- Elektrotechnik und angewandte Naturwissenschaften (59)
Thermal Stress at the Surface of Thick Conductive Plates Induced by Sinusoidal Current Pulses
(2016)
Der Beitrag zielt darauf ab, eine rechtssoziologische Verknüpfung zwischen Recht, Individuum, Gesellschaft und Ökonomie aufzuzeigen. Durch die Beleuchtung der Wechselwirkungen dieser Bereiche wird verdeutlicht, dass Biografien nicht isoliert betrachtet werden können, sondern stets im Kontext sozialer, wirtschaftlicher und rechtlicher Dynamiken stehen.
Unsupervised physics-informed deep learning can be used to solve computational physics problems by training neural networks to satisfy the underlying equations and boundary conditions without labeled data. Parameters such as network architecture and training method determine the training success. However, the best choice is unknown a priori as it is case specific. Here, we investigated network shapes, sizes, and types for unsupervised physics-informed deep learning of the two-dimensional Reynolds averaged flow around cylinders. We trained mixed-variable networks and compared them to traditional models. Several network architectures with different shape factors and sizes were evaluated. The models were trained to solve the Reynolds averaged Navier-Stokes equations incorporating Prandtl’s mixing length turbulence model. No training data were deployed to train the models. The superiority of the mixed-variable approach was confirmed for the investigated high Reynolds number flow. The mixed-variable models were sensitive to the network shape. For the two cylinders, differently deep networks showed superior performance. The best fitting models were able to capture important flow phenomena such as stagnation regions, boundary layers, flow separation, and recirculation. We also encountered difficulties when predicting high Reynolds number flows without training data.
Computational methods for the accurate prediction of protein folding based on amino acid sequences have been researched for decades. The field has been significantly advanced in recent years by deep learning-based approaches, like AlphaFold, RoseTTAFold, or ColabFold. Although these can be used by the scientific community in various, mostly free and open ways, they are not yet widely used by bench scientists in relevant fields such as protein biochemistry or molecular biology, who are often not familiar with software tools such as scripting notebooks, command-line interfaces or cloud computing. In addition, visual inspection functionalities like protein structure displays, structure alignments, and specific protein hotspot analyses are required as a second step to interpret and apply the predicted structures in ongoing research studies.
PySSA (Python rich client for visual protein Sequence to Structure Analysis) is an open Graphical User Interface (GUI) application combining the protein sequence to structure prediction capabilities of ColabFold with the open-source variant of the molecular structure visualisation and analysis system PyMOL to make both available to the scientific end-user. PySSA enables the creation of managed and shareable projects with defined protein structure prediction and corresponding alignment workflows that can be conveniently performed by scientists without specialised computer skills or programming knowledge on their local computers. Thus, PySSA can help make protein structure prediction more accessible for end-users in protein chemistry and molecular biology as well as be used for educational purposes. It is openly available on GitHub, alongside a custom graphical installer executable for the Windows operating system: https://github.com/urban233/PySSA/wiki/Installation-for-Windows-Operating-System.
To demonstrate the capabilities of PySSA, its usage in a protein mutation study on the protein drug Bone Morphogenetic Protein 2 (BMP2) is described: the structure prediction results indicate that the previously reported BMP2-2Hep-7M mutant, which is intended to be less prone to aggregation, does not exhibit significant spatial rearrangements of amino acid residues interacting with the receptor.
An automated pipeline for comprehensive calculation of intermolecular interaction energies based on molecular force-fields using the Tinker molecular modelling package is presented. Starting with non-optimized chemically intuitive monomer structures, the pipeline allows the approximation of global minimum energy monomers and dimers, configuration sampling for various monomer-monomer distances, estimation of coordination numbers by molecular dynamics simulations, and the evaluation of differential pair interaction energies. The latter are used to derive Flory-Huggins parameters and isotropic particle-particle repulsions for Dissipative Particle Dynamics (DPD). The computational results for force fields MM3, MMFF94, OPLS-AA and AMOEBA09 are analyzed with Density Functional Theory (DFT) calculations and DPD simulations for a mixture of the non-ionic polyoxyethylene alkyl ether surfactant C10E4 with water to demonstrate the usefulness of the approach.
Advancements in Hand-Drawn Chemical Structure Recognition through an Enhanced DECIMER Architecture
(2024)
Accurate recognition of hand-drawn chemical structures is crucial for digitising hand-written chemical information found in traditional laboratory notebooks or for facilitating stylus-based structure entry on tablets or smartphones. However, the inherent variability in hand-drawn structures poses challenges for existing Optical Chemical Structure Recognition (OCSR) software. To address this, we present an enhanced Deep lEarning for Chemical ImagE Recognition (DECIMER) architecture that leverages a combination of Convolutional Neural Networks (CNNs) and Transformers to improve the recognition of hand-drawn chemical structures. The model incorporates an EfficientNetV2 CNN encoder that extracts features from hand-drawn images, followed by a Transformer decoder that converts the extracted features into Simplified Molecular Input Line Entry System (SMILES) strings. Our models were trained using synthetic hand-drawn images generated by RanDepict, a tool for depicting chemical structures with different style elements. To evaluate the model's performance, a benchmark was performed using a real-world dataset of hand-drawn chemical structures. The results indicate that our improved DECIMER architecture exhibits a significantly enhanced recognition accuracy compared to other approaches.
Inspired by the super-human performance of deep learning models in playing the game of Go after being presented with virtually unlimited training data, we looked into areas in chemistry where similar situations could be achieved. Encountering large amounts of training data in chemistry is still rare, so we turned to two areas where realistic training data can be fabricated in large quantities, namely a) the recognition of machine-readable structures from images of chemical diagrams and b) the conversion of IUPAC(-like) names into structures and vice versa. In this talk, we outline the challenges, technical implementation and results of this study.
Optical Chemical Structure Recognition (OCSR): Vast amounts of chemical information remain hidden in the primary literature and have yet to be curated into open-access databases. To automate the process of extracting chemical structures from scientific papers, we developed the DECIMER.ai project. This open-source platform provides an integrated solution for identifying, segmenting, and recognising chemical structure depictions in scientific literature. DECIMER.ai comprises three main components: DECIMER-Segmentation, which utilises a Mask-RCNN model to detect and segment images of chemical structure depictions; DECIMER-Image Classifier EfficientNet-based classification model identifies which images contain chemical structures and DECIMER-Image Transformer which acts as an OCSR engine which combines an encoder-decoder model to convert the segmented chemical structure images into machine-readable formats, like the SMILES string.
DECIMER.ai is data-driven, relying solely on the training data to make accurate predictions without hand-coded rules or assumptions. The latest model was trained with 127 million structures and 483 million depictions (4 different per structure) on Google TPU-V4 VMs
Name to Structure Conversion: The conversion of structures to IUPAC(-like) or systematic names has been solved algorithmically or rule-based in satisfying ways. This fact, on the other side, provided us with an opportunity to generate a name-structure training pair at a very large scale to train a proof-of-concept transformer network and evaluate its performance.
In this work, the largest model was trained using almost one billion SMILES strings. The Lexichem software utility from OpenEye was employed to generate the IUPAC names used in the training process. STOUT V2 was trained on Google TPU-V4 VMs. The model's accuracy was validated through one-to-one string matching, BLEU scores, and Tanimoto similarity calculations. To further verify the model's reliability, every IUPAC name generated by STOUT V2 was analysed for accuracy and retranslated using OPSIN, a widely used open-source software for converting IUPAC names to SMILES. This additional validation step confirmed the high fidelity of STOUT V2's translations.
The DECIMER.ai Project
(2024)
Over the past few decades, the number of publications describing chemical structures and their metadata has increased significantly. Chemists have published the majority of this information as bitmap images along with other important information as human-readable text in printed literature and have never been retained and preserved in publicly available databases as machine-readable formats. Manually extracting such data from printed literature is error-prone, time-consuming, and tedious. The recognition and translation of images of chemical structures from printed literature into machine-readable format is known as Optical Chemical Structure Recognition (OCSR). In recent years, deep-learning-based OCSR tools have become increasingly popular. While many of these tools claim to be highly accurate, they are either unavailable to the public or proprietary. Meanwhile, the available open-source tools are significantly time-consuming to set up. Furthermore, none of these offers an end-to-end workflow capable of detecting chemical structures, segmenting them, classifying them, and translating them into machine-readable formats.
To address this issue, we present the DECIMER.ai project, an open-source platform that provides an integrated solution for identifying, segmenting, and recognizing chemical structure depictions within the scientific literature. DECIMER.ai comprises three main components: DECIMER-Segmentation, which utilizes a Mask-RCNN model to detect and segment images of chemical structure depictions; DECIMER-Image Classifier EfficientNet-based classification model identifies which images contain chemical structures and DECIMER-Image Transformer which acts as an OCSR engine which combines an encoder-decoder model to convert the segmented chemical structure images into machine-readable formats, like the SMILES string.
A key strength of DECIMER.ai is that its algorithms are data-driven, relying solely on the training data to make accurate predictions without any hand-coded rules or assumptions. By offering this comprehensive, open-source, and transparent pipeline, DECIMER.ai enables automated extraction and representation of chemical data from unstructured publications, facilitating applications in chemoinformatics and drug discovery.
Advancements in hand-drawn chemical structure recognition through an enhanced DECIMER architecture
(2024)
Accurate recognition of hand-drawn chemical structures is crucial for digitising hand-written chemical information in traditional laboratory notebooks or facilitating stylus-based structure entry on tablets or smartphones. However, the inherent variability in hand-drawn structures poses challenges for existing Optical Chemical Structure Recognition (OCSR) software. To address this, we present an enhanced Deep lEarning for Chemical ImagE Recognition (DECIMER) architecture that leverages a combination of Convolutional Neural Networks (CNNs) and Transformers to improve the recognition of hand-drawn chemical structures. The model incorporates an EfficientNetV2 CNN encoder that extracts features from hand-drawn images, followed by a Transformer decoder that converts the extracted features into Simplified Molecular Input Line Entry System (SMILES) strings. Our models were trained using synthetic hand-drawn images generated by RanDepict, a tool for depicting chemical structures with different style elements. A benchmark was performed using a real-world dataset of hand-drawn chemical structures to evaluate the model's performance. The results indicate that our improved DECIMER architecture exhibits a significantly enhanced recognition accuracy compared to other approaches.
An Augmented Multiphase Rail Launcher With a Modular Design: Extended Setup and Muzzle Fed Operation
(2024)
Bifacial photovoltaic (PV) modules are able to utilize light from both sides and can therefore significantly increase the electric yield of PV power plants, thus reducing the cost and improving profitability. Bifacial PV technology has a huge potential to reach a major market share, in particular when considering utility scale PV plants. Accordingly, bifacial PV is currently attracting increasing attention from involved engineers, scientists and investors. There is a lack of available, structured information about this topic. A book that focuses exclusively on bifacial PV thus meets an increasing need. Bifacial Photovoltaics: Technology, applications and economics provides an overview of the history, status and future of bifacial PV technology with a focus on crystalline silicon technology, covering the areas of cells, modules, and systems. In addition, topics like energy yield simulations and bankability are addressed. It is a must-read for researchers and manufacturers involved with cutting-edge photovoltaics.
MFsim - An open Java all-in-one rich-client simulation environment for mesoscopic simulation
MFsim is an open Java all-in-one rich-client computing environment for mesoscopic simulation with Jdpd as its default simulation kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD). The environment integrates and supports the complete preparation-simulation-evaluation triad of a mesoscopic simulation task. Productive highlights are a SPICES molecular structure editor, a PDB-to-SPICES parser for particle-based peptide/protein representations, a support of polymer definitions, a compartment editor for complex simulation box start configurations, interactive and flexible simulation box views including analytics, simulation movie generation or animated diagrams. As an open project, MFsim enables customized extensions for different fields of research.
MFsim uses several open libraries (see MFSimVersionHistory.txt for details and references below) and is published as open source under the GNU General Public License version 3 (see LICENSE).
MFsim has been described in the scientific literature and used for DPD studies.
Jdpd - An open Java Simulation Kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD)
Jdpd is an open Java simulation kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD) with parallelizable force calculation, efficient caching options and fast property calculations. It is characterized by an interface and factory-pattern driven design for simple code changes and may help to avoid problems of polyglot programming. Detailed input/output communication, parallelization and process control as well as internal logging capabilities for debugging purposes are supported. The kernel may be utilized in different simulation environments ranging from flexible scripting solutions up to fully integrated “all-in-one” simulation systems like MFsim.
Since Jdpd version 1.6.1.0 Jdpd is available in a (basic) double-precision version and a (derived) single-precision version (= JdpdSP) for all numerical calculations, where the single precision version needs about half the memory of the double precision version.
Jdpd uses the Apache Commons Math and Apache Commons RNG libraries and is published as open source under the GNU General Public License version 3. This repository comprises the Java bytecode libraries (including the Apache Commons Math and RNG libraries), the Javadoc HTML documentation and the Netbeans source code packages including Unit tests.
Jdpd has been described in the scientific literature (the final manuscript 2018 - van den Broek - Jdpd - Final Manucsript.pdf is added to the repository) and used for DPD studies (see references below).
See text file JdpdVersionHistory.txt for a version history with more detailed information.
Dieser Leitfaden richtet sich in erster Linie an Studierende, die wissen wollen, wie sie ihre eigene digitale Identität souverän gestalten können. Aber er richtet sich auch an alle anderen, die schon immer wissen wollten, was eine digitale Identität beinhaltet und was man tun muss, um sie im eigenen Sinn zu gestalten und vor Missbrauch zu schützen. Wir sind fast alle täglich im Internet und in den sogenannten Social Media unterwegs. Wir nutzen diese digitale Welt, um etwas nachzuschlagen, uns mit Bekannten und Freunden zu treffen, potenziellen Arbeitgebern unsere Stärken zu präsentieren und vieles mehr. Wir werden aber auch von diesen Medien benutzt. Unsere Daten, die wir eingeben, sind ein wertvolles Gut und wir sollten sie nicht leichtfertig mit anderen teilen oder aus der Hand geben. All das wissen wir theoretisch, dennoch verhalten wir uns oft nicht so, wie es angemessen wäre. Aus Bequemlichkeit, aus Unwissenheit oder weil uns die Konsequenzen nicht wirklich klar oder zu abstrakt sind. Dieser Leitfaden soll daher zunächst einmal sensibilisieren, für die Gefahren, aber auch vor allem für die Möglichkeiten, die sich bei der Selbstpräsentation im World Wide Web ergeben können. Gegenstand des Leitfadens ist damit die bewusste Gestaltung der eigenen digitalen Identität. Themen, wie z. B. sichere Authentifizierung im Internet, werden nicht betrachtet.
Wir möchten euch daher einladen herauszufinden, wie ihr euch im Internet geeignet präsentieren, eine eigene digitale Identität kreieren und diese kontrollieren könnt. Dazu findet ihr im ersten Teil dieses Leitfadens Hintergrundinformationen zur digitalen Identität und im zweiten Teil geben wir euch Handlungsempfehlungen zur vorteilhaften Online-Selbstdarstellung.
Stereo Camera Setup for 360° Digital Image Correlation to Reveal Smart Structures of Hakea Fruits
(2024)
About forty years after its first application, digital image correlation (DIC) has become an established method for measuring surface displacements and deformations of objects under stress. To date, DIC has been used in a variety of in vitro and in vivo studies to biomechanically characterise biological samples in order to reveal biomimetic principles. However, when surfaces of samples strongly deform or twist, they cannot be thoroughly traced. To overcome this challenge, different DIC setups have been developed to provide additional sensor perspectives and, thus, capture larger parts of an object’s surface. Herein, we discuss current solutions for this multi-perspective DIC, and we present our own approach to a 360 DIC system based on a single stereo-camera setup. Using this setup, we are able to characterise the desiccation-driven opening mechanism of two woody Hakea fruits over their entire surfaces. Both the breaking mechanism and the actuation of the two valves in predominantly dead plant material are models for smart materials. Based on these results, an evaluation of the setup for 360 DIC regarding its use in deducing biomimetic principles is given. Furthermore, we propose a way to improve and apply the method for future measurements.
Aufgrund der Energiewende und den steigenden Anforderungen an die technische Gebäudeausrüstung gewinnt der Betrieb von Wärmepumpen in Gebäuden immer mehr an Bedeutung. Inzwischen existiert eine Vielzahl an Wärmepumpen-Systemen, die unterschiedliche Vor- und Nachteile sowie Einsatzmöglichkeiten aufweisen. Sofern die Installation einer Wärmepumpe für den Wohngebäudesektor in Betracht gezogen wird, muss eruiert werden, welches System sowohl ökologisch als auch ökonomisch für das Bauvorhaben am sinnvollsten ist. Hierfür wurde eine Bewertungstool entwickelt, das den Einsatz der unterschiedlichen Wärmepumpensysteme bewertet und auch Nutzern mit wenig Expertise eine Entscheidungshilfe ermöglicht. Für eine möglichst ganzheitliche Betrachtung können verschiedene Szenarien mit Hilfe des Bewertungstools überprüft werden. Hierzu können Indikatoren wie Standortdaten, Gebäudedaten, Parameter für die Trinkwassererwärmung, die Systemtemperaturen der Heizung und die Betriebsweise der Wärmepumpe im Tool variiert werden. Die Ergebnisse des Bewertungstools zeigen, wie die unterschiedlichen Nutzungsanforderungen sich auf die Jahresarbeitszahl und den Energiebedarf auswirken. Zusätzlich werden Investitions- und Verbrauchskosten für die unterschiedlichen Szenarien abgeschätzt und berechnet. Bei der ökologischen Bewertung wird der Fokus der Betrachtung auf den TEWI-Wert gelegt, um den Einfluss von verschiedener Kältemittel im Lebenszyklus der Wärmepumpe zu berücksichtigen.
An automated pipeline for comprehensive calculation of intermolecular interaction energies based on molecular force-fields using the Tinker molecular modelling package is presented. Starting with non-optimized chemically intuitive monomer structures, the pipeline allows the approximation of global minimum energy monomers and dimers, configuration sampling for various monomer-monomer distances, estimation of coordination numbers by molecular dynamics simulations, and the evaluation of differential pair interaction energies. The latter are used to derive Flory-Huggins parameters and isotropic particle-particle repulsions for Dissipative Particle Dynamics (DPD). The computational results for force fields MM3, MMFF94, OPLSAA and AMOEBA09 are analyzed with Density Functional Theory (DFT) calculations and DPD simulations for a mixture of the non-ionic polyoxyethylene alkyl ether surfactant C10E4 with water to demonstrate the usefulness of the approach.
Einleitung und Fragestellung:
Abusive Supervision wird mit willentlicher Leistungszurückhaltung, verringerter Motivation, erhöhtem Stresserleben, psychosomatischen Beschwerden und Burnout bei Mitarbeitenden assoziiert. Angesichts der hohen Prävalenz destruktiver Führung bleibt bislang die Frage offen, welche
protektiven Ressourcen die genannten Zusammenhänge abpuffern.
Theoretischer Hintergrund:
Abusive Supervision bezieht sich auf das Ausmaß der feindseligen verbalen und nonverbalen Verhaltensweisen einer Führungskraft. Basierend auf dem Anforderungs- Ressourcen- Modell gehen wir davon aus, dass sich personale Ressourcen, die Mitarbeitende in der arbeitsfreien Zeit aufbauen, positiv auf den negativen Effekt zwischen destruktiver Führung und Mitarbeitergesundheit auswirken. Wir fokussieren hier die generalisierte Selbstwirksamkeitserwartung, die sich im Sinne der sozialkognitiven Theorie und zahlreichen empirischen Befunden als gesundheitsrelevante Ressource im
Umgang mit domänenübergreifenden Belastungen herausgestellt hat. Diese sollte durch Bewältigungserfahrung in der arbeitsfreien Zeit gefördert werden. Bewältigungserfahrung in der Freizeit bedeutet die Gelegenheit des Erlebens von Kompetenz und Fachwissen.
Methode:
Die Moderatoranalyse wurde im Rahmen einer Querschnittsbefragung einer anfallenden Stichprobe mit N = 305 Personen getestet. Die Variablen wurden mit der Abusive Supervision Scale (Tepper, 2000), dem REQ (Sonnentag & Fritz, 2007), und der Subskala emotionale Erschöpfung des MBI (Büssing & Perrar, 1992) gemessen.
Ergebnisse:
In dieser Studie zeigen „Mastery Experiences“ einen hypothesenkonformen Puffereffekt, nicht jedoch die anderen Erholungsstrategien, die auch mit getestet wurden. Es zeigt sich also die Tendenz, dass sich Mitarbeitende durch das Erlernen neuer Kompetenzen und den Aufbau von Selbstwirksamkeit vor den gesundheitsschädlichen Auswirkungen destruktiver Führung schützen können. Das
Korrelationsmuster deutet aber vrmtl. auch problematische Aspekte dieser Erholungsstrategie an.
Diskussion:
Limitierend muss erwähnt werden, dass wir die vermutete vermittelnde Variable Selbstwirksamkeit nicht explizit gemessen haben, und dass zukünftige Untersuchungen den Effekt in Form einer mediierten Moderation replizieren müssen.
n-type silicon modules
(2023)
The photovoltaic industry is facing an exponential growth in the recent years fostered by a dramatic decrease in installation prices. This cost reduction is achieved by means of several mechanisms. First, because of the optimization of the design and installation process of current PV projects, and second, by the optimization, in terms of performance, in the manufacturing techniques and material combinations within the modules, which also has an impact on both, the installation process, and the levelized cost of electricity (LCOE).
One popular trend is to increase the power delivered by photovoltaic modules, either by using larger wafer sizes or by combining more cells within the module unit. This solution means a significant increase in the size of these devices, but it implies an optimization in the design of photovoltaic plants. This results in an installation cost reduction which turns into a decrease in the LCOE.
However, this solution does not represent a breakthrough in addressing the real challenge of the technology which affects the module requirements. The innovation efforts must be focused on improving the modules capability to produce energy without enlarging the harvesting area. This challenge can be faced by approaching some of the module characteristics which are summarized in this chapter.
This paper reveals various approaches undertaken over more than two decades of teaching undergraduate programming classes at different Higher Education Institutions, in order to improve student activation and participation in class and consequently teaching and learning effectiveness.
While new technologies and the ubiquity of smartphones and internet access has brought new tools to the classroom and opened new didactic approaches, lessons learned from this personal long-term study show that neither technology itself nor any single new and often hyped didactic approach ensured sustained improvement of student activation. Rather it needs an integrated yet open approach towards a participative learning space supported but not created by new tools, technology and innovative teaching methods.
This paper presents a pragmatic approach for stepwise introduction of peer assessment elements in undergraduate programming classes, discusses some lessons learned so far and directions for further work. Students are invited to challenge their peers with their own programming exercises to be submitted through Moodle and evaluated by other students according to a predefined rubric and supervised by teaching assistants. Preliminary results show an increased activation and motivation of students leading to a better performance in the final programming exams.
Nachhaltigkeit von intelligenten Gebäuden - Ein Blick auf die Gesetzgebungen und Praxismöglichkeiten
(2023)
Gebäude sind durch ihre Herstellung und den Betrieb für einen erheblichen Teil der CO2-Emissionen in Europa verantwortlich. Die EU und Deutschland wollen durch milliardenschwere Maßnahmenpakete diese Emissionen bis zum Jahr 2045 (Deutschland) bzw. 2050 (EU) auf null reduzieren. Neben der Gebäudehülle als maßgeblicher Faktor für die Wärmebilanz zum Heizen und Kühlen spielt die Gebäudeautomation eine wichtige Rolle. Wie Gebäude intelligenter und smarter werden und wie sich das auf die Energieeffizienz auswirkt, soll im Folgenden betrachtet werden.
In this work a mathematical approach to calculate solar panel temperature based on measured irradiance, temperature and wind speed is applied. With the calculated module temperature, the electrical solar module characteristics is determined. A program developed in MatLab App Designer allows to import measurement data from a weather station and calculates the module temperature based on the mathematical NOCT and stationary approach with a time step between the measurements of 5 minutes. Three commercially available solar panels with different cell and interconnection technologies are used for the verification of the established models. The results show a strong correlation between the measured and by the stationary model predicted module temperature with a coefficient of determination R2 close to 1 and a root mean square deviation (RMSE) of ≤ 2.5 K for a time period of three months. Based on the predicted temperature, measured irradiance in module plane and specific module information the program models the electrical data as time series in 5-minute steps. Predicted to measured power for a time period of three months shows a linear correlation with an R2 of 0.99 and a mean absolute error (MAE) of 3.5, 2.7 and 4.8 for module ID 1, 2 and 3. The calculated energy (exemplarily for module ID 2) based on the measured, calculated by the NOCT and stationary model for this time period is 118.4 kWh, resp. 116.7 kWh and 117.8 kWh. This is equivalent to an uncertainty of 1.4% for the NOCT and 0.5% for the stationary model.
Advanced Determination of Temperature Coefficients of Photovoltaic Modules by Field Measurements
(2023)
In this work data from outdoor measurements, acquired over the course of up to three years on commercially available solar panels, is used to determine the temperature coefficients and compare these to the information as stated by the producer in the data sheets. A program developed in MatLab App Designer allows to import the electrical and ambient measurement data. Filter algorithms for solar irradiance narrow the irradiance level down to ~1000 W/m2 before linear regression methods are applied to obtain the temperature coefficients. A repeatability investigation proves the accuracy of the determined temperature coefficients which are in good agreement to the supplier specification if the specified values for power are not larger than -0.3%/K. Further optimization is achieved by applying wind filter techniques and days with clear sky condition. With the big (measurement) data on hand it was possible to determine the change of the temperature coefficients for varying irradiance. As stated in literature we see an increase of the temperature coefficient of voltage and a decline for the temperature coefficient of power with increasing irradiance.
Die neue Aufgabe der internen Kommunikation: schwierige Unternehmenspersönlichkeiten erkennen
(2023)
As a rule, an experiment carried out at school or in undergraduate study
courses is rather simple and not very informative. However, when the experiments
are to be performed using modern methods, they are often abstract and
difficult to understand. Here, we describe a quick and simple experiment,
namely the enzymatic characterization of ptyalin (human salivary amylase)
using a starch degradation assay. With the experimental setup presented here,
enzyme parameters, such as pH optimum, temperature optimum, chloride
dependence, and sensitivity to certain chemicals can be easily determined. This
experiment can serve as a good model for enzyme characterization in general,
as modern methods usually follow the same principle: determination of the
activity of the enzyme under different conditions. As different alleles occur in
humans, a random selection of test subjects will be quite different with regard
to ptyalin activities. Therefore, when the students measure their own ptyalin
activity, significant differences will emerge, and this will give them an idea of
the genetic diversity in human populations. The evaluation has shown that the
pupils have gained a solid understanding of the topic through this experiment.
With ongoing developments in the field of smart cities and digitalization in general, data is becoming a driving factor and value stream for new and existing economies alike. However, there exists an increasing centralization and monopolization of data holders and service providers, especially in the form of the big US-based technology companies in the western world and central technology providers with close ties to the government in the Asian regions. Self Sovereign Identity (SSI) provides the technical building blocks to create decentralized data-driven systems, which bring data autonomy back to the users. In this paper we propose a system in which the combination of SSI and token economy based incentivisation strategies makes it possible to unlock the potential value of data-pools without compromising the data autonomy of the users.
The European General Data Protection Regulation (GDPR), which went into effect in May 2018, brought new rules for the processing of personal data that affect many business models, including online advertising. The regulation’s definition of personal data applies to every company that collects data from European Internet users. This includes tracking services that, until then, argued that they were collecting anonymous information and data protection requirements would not apply to their businesses.
Previous studies have analyzed the impact of the GDPR on the prevalence of online tracking, with mixed results. In this paper, we go beyond the analysis of the number of third parties and focus on the underlying information sharing networks between online advertising companies in terms of client-side cookie syncing. Using graph analysis, our measurement shows that the number of ID syncing connections decreased by around 40 % around the time the GDPR went into effect, but a long-term analysis shows a slight rebound since then. While we can show a decrease in information sharing between third parties, which is likely related to the legislation, the data also shows that the amount of tracking, as well as the general structure of cooperation, was not affected. Consolidation in the ecosystem led to a more centralized infrastructure that might actually have negative effects on user privacy, as fewer companies perform tracking on more sites.
In the modern Web, service providers often rely heavily on third parties to run their services. For example, they make use of ad networks to finance their services, externally hosted libraries to develop features quickly, and analytics providers to gain insights into visitor behavior.
For security and privacy, website owners need to be aware of the content they provide their users. However, in reality, they often do not know which third parties are embedded, for example, when these third parties request additional content as it is common in real-time ad auctions.
In this paper, we present a large-scale measurement study to analyze the magnitude of these new challenges. To better reflect the connectedness of third parties, we measured their relations in a model we call third party trees, which reflects an approximation of the loading dependencies of all third parties embedded into a given website. Using this concept, we show that including a single third party can lead to subsequent requests from up to eight additional services. Furthermore, our findings indicate that the third parties embedded on a page load are not always deterministic, as 50 % of the branches in the third party trees change between repeated visits. In addition, we found that 93 % of the analyzed websites embedded third parties that are located in regions that might not be in line with the current legal framework. Our study also replicates previous work that mostly focused on landing pages of websites. We show that this method is only able to measure a lower bound as subsites show a significant increase of privacy-invasive techniques. For example, our results show an increase of used cookies by about 36 % when crawling websites more deeply.
Advanced Persistent Threats (APTs) are one of the main challenges in modern computer security. They are planned and performed by well-funded, highly-trained and often state-based actors. The first step of such an attack is the reconnaissance of the target. In this phase, the adversary tries to gather as much intelligence on the victim as possible to prepare further actions. An essential part of this initial data collection phase is the identification of possible gateways to intrude the target.
In this paper, we aim to analyze the data that threat actors can use to plan their attacks. To do so, we analyze in a first step 93 APT reports and find that most (80 %) of them begin by sending phishing emails to their victims. Based on this analysis, we measure the extent of data openly available of 30 entities to understand if and how much data they leak that can potentially be used by an adversary to craft sophisticated spear phishing emails. We then use this data to quantify how many employees are potential targets for such attacks. We show that 83 % of the analyzed entities leak several attributes of uses, which can all be used to craft sophisticated phishing emails.
The set of transactions that occurs on the public ledger of an Ethereum network in a specific time frame can be represented as a directed graph, with vertices representing addresses and an edge indicating the interaction between two addresses.
While there exists preliminary research on analyzing an Ethereum network by the means of graph analysis, most existing work is focused on either the public Ethereum Mainnet or on analyzing the different semantic transaction layers using static graph analysis in order to carve out the different network properties (such as interconnectivity, degrees of centrality, etc.) needed to characterize a blockchain network. By analyzing the consortium-run bloxberg Proof-of-Authority (PoA) Ethereum network, we show that we can identify suspicious and potentially malicious behaviour of network participants by employing statistical graph analysis. We thereby show that it is possible to identify the potentially malicious
exploitation of an unmetered and weakly secured blockchain network resource. In addition, we show that Temporal Network Analysis is a promising technique to identify the occurrence of anomalies in a PoA Ethereum network.
This paper analyses the status quo of large-scale decision making combined with the possibility of blockchain as an underlying decentralized architecture to govern common pool resources in a collective manner and evaluates them according to their requirements and features (technical and non-technical). Due to an increasing trend in the distribution of knowledge and an increasing amount of information, the combination of these decentralized technologies and approaches, can not only be beneficial for consortial governance using blockchain but can also help communities to govern common goods and resources. Blockchain and its trust-enhancing properties can potenitally be a catalysator for more collaborative behavior among participants and may lead to new insights about collective action and CPRs.
Die Digitalisierung ist die Basis für das Wohlergehen unserer modernen und globalen Informations- und Wissensgesellschaft und schreitet immer schneller voran. Dabei eröffnet die Digitalisierung über alle Branchen und Unternehmensgrößen hinweg enorme Wachstumschancen und führt zu immer besseren Prozessen, die die Effizienz steigern und Kosten reduzieren. Der Digitalisierungsprozess beschleunigt auf allen Ebenen und der Wertschöpfungsanteil der IT in allen Produkten und Lösungen wird immer größer. Die möglichen Erfolgsfaktoren der Digitalisierung sind vielfältig: Die Kommunikationsgeschwindigkeiten und -qualitäten, die mit 5G- und Glasfasernetzen neue Anwendungen möglich machen. Die Smartness der Endgeräte, wie Smartwatches, Smartphones, PADs, IoT-Geräte usw., die viele neue positive Möglichkeiten mit sich bringt. Aber auch immer leistungsfähigere zentrale IT-Systeme, wie Cloud-Angebote, Hyperscaler, KI-Anwendungen usw., schaffen Innovationen mit großen Potenzialen.
Moderne Benutzerschnittstellen, wie Sprache und Gestik, vereinfachen die Bedienung für die Nutzer. Die Optimierung von Prozessen schafft ein enormes Rationalisierungspotenzial, das es zu heben gilt, um wettbewerbsfähig zu bleiben und die Wachstumschancen für unser Wohlergehen zu nutzen. Neue Möglichkeiten mit Videokonferenzen, Cloud-Anwendungen usw., im Homeoffice zu arbeiten und damit die Personenmobilität zu reduzieren und die Umwelt zu schonen.
Software updates take an essential role in keeping IT environments secure. If service providers delay or do not install updates, it can cause unwanted security implications for their environments. This paper conducts a large-scale measurement study of the update behavior of websites and their utilized software stacks. Across 18 months, we analyze over 5.6M websites and 246 distinct client- and server-side software distributions. We found that almost all analyzed sites use outdated software. To understand the possible security implications of outdated software, we analyze the potential vulnerabilities that affect the utilized software. We show that software components are getting older and more vulnerable because they are not updated. We find that 95 % of the analyzed websites use at least one product for which a vulnerability existed.
A Crypto-Token Based Charging Incentivization
Scheme for Sustainable Light Electric Vehicle
Sharing
(2021)
The ecological impact of shared light electric vehicles (LEV) such as kick scooters is still widely discussed. Especially the fact that the vehicles and batteries are collected using diesel vans in order to charge empty batteries with electricity of unclear origin is perceived as unsustainable. A better option could be to let the users charge the vehicles themselves whenever it is necessary. For this, a decentralized,flexible and easy to install network of off-grid solar charging stations could bring renewable electricity where it is needed without sacrificing the convenience of a free float sharing system. Since the charging stations are powered by solar energy the most efficient way to utilize them would be to charge the vehicles when the sun is shining. In order to make users charge the vehicle it is necessary to provide some form of benefit for
them doing so. This could be either a discount or free rides. A
particularly robust and well-established mechanism is controlling incentives via means of blockchain-based cryptotokens. This paper demonstrates a crypto-token based scheme for incentivizing users to charge sharing vehicles during times of considerable solar irradiation in order to contribute to more sustainable mobility services.
Self-Sovereign Identity (SSI) sorgt für eine sichere und vertrauenswürdige Digitalisierung. Nutzer können selbstbestimmt ihre digitale Identität und Nachweise wie Ausweis oder Bescheinigungen an Anwendungen weitergeben. Das europäische SSI-Ökosystem löst Abhängigkeiten von Monopolisten und gibt uns die Freiheit, die digitale Zukunft souverän und zügig zu gestalten.
Third-party tracking is a common and broadly used technique on the Web. Different defense mechanisms have emerged to counter these practices (e.g. browser vendors that ban all third-party cookies). However, these countermeasures only target third-party trackers and ignore the first party because the narrative is that such monitoring is mostly used to improve the utilized service (e.g. analytical services). In this paper, we present a large-scale measurement study that analyzes tracking performed by the first party but utilized by a third party to circumvent standard tracking preventing techniques. We visit the top 15,000 websites to analyze first-party cookies used to track users and a technique called “DNS CNAME cloaking”, which can be used by a third party to place first-party cookies. Using this data, we show that 76% of sites effectively utilize such tracking techniques. In a long-running analysis, we show that the usage of such cookies increased by more than 50% over 2021.
Web measurement studies can shed light on not yet fully understood phenomena and thus are essential for analyzing how the modern Web works. This often requires building new and adjustinng existing crawling setups, which has led to a wide variety of analysis tools for different (but related) aspects. If these efforts are not sufficiently documented, the reproducibility and replicability of the measurements may suffer—two properties that are crucial to sustainable research. In this paper, we survey 117 recent research papers to derive best practices for Web-based measurement studies and specify criteria that need to be met in practice. When applying these criteria to the surveyed papers, we find that the experimental setup and other aspects essential to reproducing and replicating results are often missing. We underline the criticality of this finding by performing a large-scale Web measurement study on 4.5 million pages with 24 different measurement setups to demonstrate the influence of the individual criteria. Our experiments show that slight differences in the experimental setup directly affect the overall results and must be documented accurately and carefully.
Momentan ist der Tenor der meisten Artikel zum Thema Künstliche Intelligenz (KI) relativ konformistisch – unverzüglich wird der Leser dahingehend sensibilisiert, dass sich hierdurch enorme Chancen auftun, die nicht ungenutzt bleiben dürfen, um international nicht abgehängt zu werden. Eher nebenbei erwähnt wird, dass trotz aller Euphorie auch die Risiken in Betracht zu ziehen seien. Da aus diesen jedoch Implikationen für die gesamte Gesellschaft resultieren können, ist es nicht nur ratsam, sondern erforderlich den Einsatz von KI in allen Bereichen – sogar im Kontext der IT-Sicherheit – unter ethischen Aspekten zu bewerten.
Als Identifikations- und Authentisierungsverfahren gewinnen biometrische Systeme immer mehr an Bedeutung. Waren sie bisher eher nur aus Filmen bekannt, wo sie für einen kleinen Mitarbeiterkreis als Zugangskontrolle zu wichtigen Räumen oder Tresoren mit kostbaren Inhalten dienten, finden biometrische Systeme immer mehr Einzug in unseren Alltag. Im elektronischem Pass ist die Speicherung biometrischer Daten bereits Pflicht. Im öffentlichen und kommerziellen Bereich werden biometrische Systeme immer mehr als zusätzliche Option angeboten, um den Zugriff auf Daten, Dienste und den Zutritt zu Räumen zu kontrollieren. Mit der Entsperrung des Smartphones sind biometrische Systeme auch im privaten Bereich angekommen. Erschwingliche Sensoren machen es sogar möglich, privat biometrische Systeme zu entwickeln.
In dieser Arbeit wird eine ganzheitliche Bedrohung für Business-Chat-Anwendungen aufgezeigt und bewertet: Chishing – Phishing über Business-Chats. Die Bedrohung hat ihren Ursprung in den Anfängen der heutigen vernetzten Welt und das zugrunde liegende Problem wird als Spoofing in seiner einfachsten Form bezeichnet. In vier von sechs Business-Chat-Tools, die in dieser Arbeit analysiert werden, ist es möglich, Anzeigenamen, Profilbilder und weitere persönliche Informationen erfolgreich zu fälschen. Dies stellt eine Bedrohung für Unternehmen dar, da es Insider-Bedrohungen Vorschub leistet und unter Umständen auch externen Entitäten dazu einlädt, sich als interne Mitarbeiterin auszugeben.
Aufgrund der zunehmenden IT-Technisierung und damit einhergehend stetigen Veränderung der Lebensbedingungen ist es notwendig, dass Menschen den IT-Lösungen und Unternehmen weiterhin und kontinuierlich vertrauen können. Denn durch den höheren Grad der IT-Technisierung steigt die Komplexität, wodurch es für den Nutzer zunehmend schwieriger wird, einzelne IT-Lösungen und deren Hintergründe zu verstehen sowie zu bewerten. Diese Veränderung hat Auswirkungen: Zum einen macht sie grundsätzlich den Nutzern – den Menschen – Angst, da gewohnte Vorgänge beständig ihre Gültigkeit verlieren. Zum anderen entsteht dadurch sowie durch die Komplexität latent das Gefühl, eine falsche Entscheidung zu treffen, weil nicht alles bedacht werden kann. So fällt dem Aspekt der Interdependenz von Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit für deutsche und europäische Unternehmen eine hohe Bedeutung zu, insbesondere auch da sich internationale Tech-Unternehmen zunehmend weniger vertrauenswürdig im komplexen Cyber-Raum verhalten. Dies eröffnet die Möglichkeit, sich über den Aufbau von Vertrauen weltweit gegen internationale Unternehmen nachhaltig zu profilieren und positionieren. Um dieses Ziel zu realisieren, bedarf es einer strategischen Vorgehensweise – zum Beispiel auf Basis des Vertrauenswürdigkeitsmodells.
Measurement studies are essential for research and industry alike to understand the Web’s inner workings better and help quantify specific phenomena. Performing such studies is demanding due to the dynamic nature and size of the Web. An experiment’s careful design and setup are complex, and many factors might affect the results. However, while several works have independently observed differences in
the outcome of an experiment (e.g., the number of observed trackers) based on the measurement setup, it is unclear what causes such deviations. This work investigates the reasons for these differences by visiting 1.7M webpages with five different measurement setups. Based on this, we build ‘dependency trees’ for each page and cross-compare the nodes in the trees. The results show that the measured trees differ considerably, that the cause of differences can be attributed to specific nodes, and that even identical measurement setups can produce different results.
Der Plan ist klar nachvollziehbar und notwendig: Unrechtmäßig genutzte, urheberrechtlich geschützte oder gar illegale Inhalte dürfen im Internet keine Plattform zur Verbreitung finden. Bisher geschieht das durch Analyse bereits hochgeladener Inhalte. Die Europäische Union möchte aber am liebsten verhindern, dass entsprechendes Material überhaupt ins Netz gelangt. Das ruft sogenannte Upload-Filter auf den Plan, die bereits beim Versuch des Hochladens eine Blockade setzen. So weit, so gut, jedoch lassen sich durch solche Filter zu leicht auch „unliebsame“ Inhalte blockieren – Kritikern solcher Pläne scheint ein Machtmissbrauch durch Kontrolle der zur Veröffentlichung freigegebenen Inhalte vorprogrammiert. Vor diesem Hintergrund beleuchtet folgender Beitrag den Sinn, die technische Umsetzung und Machbarkeit sowie die Risiken von Upload-Filtern.
Das Internet als weltweites Netzwerk von Servern dient schon lange nicht mehr rein der Beschaffung von Informationen oder der persönlichen Kommunikation. Es werden vermehrt mediale Inhalte (Bilder, Audio- und Videodateien) in sozialen Netzwerken gepostet. Ein Großteil dieser Inhalte dient der Selbstdarstellung des Nutzers in Chroniken, Timelines, Stories etc. Allein auf Facebook werden pro Tag etwa 350 Millionen Bilder und 100 Millionen Stunden Videomaterial von Nutzern hochgeladen. Bei YouTube sind es sogar 400 Stunden Videomaterial pro Minute.
In dieser Masse von Daten sind auch unrechtmäßig genutzte, urheberrechtlich geschützte oder illegale Inhalte vorhanden. Diese unerwünschten Inhalte können mit voller Absicht oder aus Versehen und ohne kriminellen Hintergedanken hochgeladen werden. Doch egal aus welchem Grund, solche Inhalte müssen so früh wie möglich entdeckt und gelöscht werden oder sollten gar nicht erst hochgeladen werden können. Aktuelle Lösungen basieren auf einer nachträglichen Erkennung bereits hochgeladener Inhalte durch Erkennungswerkzeuge oder den Menschen.
Dieses Vorgehen ist bereits etabliert und allseits anerkannt. Eine Erweiterung durch gesetzliche Vorgaben, die das Melden, Deaktivieren und Prüfen vereinfacht und beschleunigt, wäre hier ein logischer nächster Schritt. Doch eine Prüfung und Bewertung aller Inhalte von Uploads während des Upload-Prozesses in Echtzeit wird zurzeit favorisiert und stellt eine neue, besondere Herausforderung dar.
Daher könnten in Zukunft Upload-Filter weltweit zum Einsatz kommen. Bild 1 zeigt schematisch den Unterschied zwischen einem Upload ohne Upload-Filter – links unten – und einem Upload mit Upload-Filter – links oben. Hierbei ist die Verbindung des Upload-Filters mit dem Internet nicht obligatorisch.
Ein Upload-Filter wird als eigenständige, unumgängliche Instanz in den Upload-Prozesses integriert. Seine Aufgabe besteht in der Klassifizierung der Inhalte von Uploads.
Kriterien hierfür sind vor allem das Bestehen eines Urheberschutzes für den Upload von Musik, Bildern oder Filmen, und ein eventueller Konflikt mit dem Strafrecht – zum Beispiel Kinderpornografie oder Rassismus.
Vorangetrieben wurde das Thema von der EU – genauer durch die Richtlinie (EU) 2019/790. Der hierin enthaltene Artikel 17 sieht vor, die Plattformen zu verpflichten, Lizenzverträge mit den Inhabern von Urheberrechten zu schließen. Kommen diese nicht zustande, muss die Plattform dafür sorgen, dass entsprechende Inhalte nicht hochgeladen und veröffentlicht werden können. Dieser Artikel war und ist immer noch hoch umstritten. Die EU will damit die unerlaubte Nutzung urheberrechtlich geschützter Werke auf Webseiten verhindern.
Kritiker sehen darin das freie Internet durch eine Zensurmöglichkeit in Gefahr, sollte eine diktatorische Regierung Einfluss aufdie Upload-Filter haben.
Digitalisierung gilt als die Basis für das Wohlergehen der modernen und globalen Informations- und Wissensgesellschaft. Während sie immer mehr Fahrt aufnimmt, zeigt sie gleichzeitig immer deutlicher auch ihre Kehrseite: Altbewährte Verteidigungssysteme gegen Cyberangriffe versagen zunehmend. Die Ursachen werden inzwischen sehr klar: Der klassische Perimeter löst sich dank Cloud und Mobility auf, die Angriffsflächen werden dank unzähliger neu im Netz hinzugekommener Dinge exponentiell größer, und Abwehrmaßnahmen auf herkömmliche Weise dank einer zerklüfteten, kaum integrierten Security-Landschaft immer komplexer. Zeit, die Erfolgsfaktoren der Digitalisierung zu erkennen und für das eigene Unternehmen umzusetzen. Dabei helfen vier grundsätzliche Cybersicherheitsstrategien.
Ein professionelles Digital-Risk-Management-System scannt das Clearnet, Deep Net und Darknet nach auffälligen, potenziell sensiblen Dokumenten und Informationen, um Hinweise für technische oder menschliche Sicherheitsrisiken identifizieren zu können. Die Prävention von Cyberangriffen ist nach wie vor eine entscheidend wichtige Säule, um die Digitalisierung zu meistern, Geschäftswerte langfristig zu schützen und die Anzahl an kritischen Sicherheitslücken im Unternehmen gering zu halten. Im Rahmen eines Master-Projekts hat sich das Institut für Internet-Sicherheit – if(is) mit dem Thema DRM auseinander gesetzt und insbesondere das Tool RISKREX exemplarisch analysiert.
Proof of Existence as a blockchain service has first been published in 2013 as a public notary service on the Bitcoin network and can be used to verify the existence of a particular file in a specific point of time without sharing the file or its content itself. This service is also available on the Ethereum based bloxberg network, a decentralized research infrastructure that is governed, operated and developed by an international consortium of research facilities. Since it is desirable to integrate the creation of this proof tightly into the research workflow, namely the acquisition and processing of research data, we show a simple to integrate MATLAB extension based solution with the concept being applicable to other programming languages and environments as well.
Die Notwendigkeit von Nachweisen findet sich in sehr vielen Bereichen unseres Lebens. Zertifikate, Zeugnisse, Abnahmen, Rechnungen, Quittungen, Urkunden und Bescheinigungen über Fortbildungen sind nur einige Beispiele dafür. Durch die Digitalisierung, die mittlerweile so gut wie überall Einzug gehalten hat, und durch die Corona-Krise einen besonderen Schub erfahren hat, wird die Umsetzung solcher Nachweise heutzutage immer öfters digital statt auf Papier verwirklicht. Digitale Nachweise bieten viel Raum für die Optimierung von Prozessen und liefern gleichzeitig einige Schwachstellen, die zum Betrügen genutzt werden können.
Hier gilt es in der aktuellen Forschung und Entwicklung Lösungen zu finden, die die Sicherheit erhöhen, um somit die Vertrauenswürdigkeit der digitalen Nachweise zu steigern. Ob wir je komplett auf Papier verzichten werden können ist fraglich, jedoch kein unmögliches Ziel. Wer dieses Ziel verfolgt, muss nach und nach die Schwachstellen und Probleme der digitalen Nachweise ausmerzen.
Mit den Reisebeschränkungen in der Corona-Krise ist der Bedarf an einfach zu handhabenden Videokonferenzsystemen sprunghaft gestiegen. Krisengewinner war dabei ohne Zweifel der amerikanische Hersteller Zoom Video Communications.
Mit seinem „Zoom Meeting“-Dienst preschte das junge Unternehmen an bisherigen Branchenlieblingen vorbei. Derzeit gilt Zoom als populärstes Konferenzsystem auf dem Markt. Mitten im Aufstieg ist Zoom jedoch auch heftig in Kritik geraten: Schlechte Umsetzung des Datenschutzes, hohe Angreifbarkeit durch klaffende Schwachstellen und unzureichende Verschlüsselung lauteten die Vorwürfe. Der Hersteller zeigte sich bei der Behebung der Schwachstellen kooperativ. Doch ist jetzt alles sicher und vertrauenswürdig?
Dank der neuen Datenschutzgrundverordnung zum Schutz der Privatsphäre konnte der Sammelwahn einiger Dienstleister bereits abgemildert werden. Dennoch zeichnet sich eine immer stärkere Zentralisierung und Monopolisierung von Datenhaltern und Dienstleistern ab, vor allem in Form großer USA- oder Asien-basierter Technologieunternehmen. Im Umgang mit den eigenen Daten schreiten nur wenige Menschen bewusst zur Tat, sehen meist nur den angepriesenen Vorteil und nicht die möglichen negativen Konsequenzen für ihre Privatsphäre. Eine Self-Sovereign Identity (SSI) könnte Basis für einen fairen Datenaustausch innerhalb der Smart Economy sein und die Integration auch kleinerer Unternehmen in eine offene Infrastruktur unterstützen.
Unternehmen setzen zunehmend auf KI oder planen, dies künftig zu tun. Doch die große Euphorie bleibt in der Industrie aus guten Gründen noch aus. Zum einen fehlt die kritische Masse an Einsatzszenarien, weswegen Unsicherheit besteht, welche Handlungsfelder nachhaltige Erfolge versprechen. Zum anderen ist die Frage der Zuverlässigkeit zu klären, also wie valide KI-generierte Ergebnisse wirklich sind. Im Folgenden geht es um die Mechanismen, die gute Ergebnisse sicherstellen helfen.
2018 wurde das „DNS over HTTPS (DoH)“-Protokoll vorgestellt. Der Vorteil von DoH besteht darin, dass sich die Manipulation von DNS-Anfragen für missbräuchliche Zwecke verhindern lässt. Aus diesem Grund haben Apple, Google, Microsoft und weitere Internetfirmen DoH bereits eingebunden oder haben vor dies zu tun. Doch wie genau funktioniert die Verbesserung beim Schutz der Privatsphäre und bei der Sicherheit auf Protokollebene? Und gibt es auch Nachteile?
Die Art und Weise wie wir leben und wohnen hat sich in den vergangenen Jahren stark verändert, daraus haben sich einige neue Trends für den häuslichen Alltag ergeben. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, dass das steigende Umweltbewusstsein viele Handlungsentscheidungen beeinflusst. Zudem bedingt die demografische Entwicklung, dass nach neuen Lösungsansätzen für ein eigenständiges Leben im Alter gesucht werden muss. Mittlerweile ist auch das Homeoffice so etabliert, dass daraus neue Gegebenheiten für das heutige und künftige Arbeiten von Zuhause resultieren, die technologische Veränderungen notwendig machen. Insgesamt wird ein Wandel hin zum smarten Zuhause als Chance gesehen, diesen aktuellen Herausforderungen zu begegnen. Aber was
bedeutet Smart Home tatsächlich im täglichen Leben und wie wird dieses in der Zukunft gestaltet werden? Für die Einschätzung hier gilt es, die Vorteile von Smart Home ebenso zu betrachten, wie mögliche Risiken und was berücksichtigt werden muss, um Schäden zu vermeiden. Denn nur so lässt sich eine Akzeptanz in der digitalen Zukunft zu erzielen.
Die digitale Evolution schreitet unaufhaltsam voran. Das führt auch zu der Konsequenz, dass die innovativen Technologien und somit die gesamte Internet-/IT-Infrastruktur nicht nur zunehmend vielschichtig, sondern auch intransparent wird. Daraus resultiert ein gravierendes Dilemma: gegenläufig zu dem steigenden Einsatz sinkt das Wissen über deren Hintergründe und Zusammenhänge. Dies könnte im Weiteren zu folgender Handlungsalternative führen – entweder unverhältnismäßige Ablehnung der Technologie und entsprechender Dienste oder blindes Vertrauen. Beides verhindert eine sinnvolle Nutzung neuer Anwendungen oder innovativer Dienste – auch wenn Vertrauen, im Sinne des Soziologen Niklas Luhmann, grundsätzlich positiv konnotiert ist. Denn gemäß seiner Definition ist Vertrauen ein Mechanismus der Komplexitätsreduktion – also etwas, wodurch sich das Leben leichter gestalten lässt. Doch sollte hier die Interpretation im Sinne des Philosophen und Soziologen Georg Simmel weiter präzisiert werden. Dieser sieht „Vertrauen als einen Zustand zwischen Wissen und Nicht-Wissen, als eine Hypothese künftigen Verhaltens“, auf die Menschen ihr konkretes Handeln gründen. Das zeigt die Relevanz von Vertrauen beim Einsatz innovativer Technologien und unterstreicht gleichzeitig die Notwendigkeit, dass Unternehmen vertrauenswürdig agieren müssen, damit dieses auch gerechtfertigt ist.
Serviceangebote aus der Public Cloud schießen derzeit förmlich durch die Decke. Obwohl Coroana in einzelnen Bereichen Cloud-Projekte verzögert, gehören die Digitalisierung und damit auch Cloud Services zu den eindeutigen Gewinnersn in der Krise: Doch mit der Auslagerung von IT-Services im großen Maßstab in die Cloud, nehmen auch Cyberkriminelle dieses Umfeld mehr und mehr ins Visier. Cloud Service Provider sind zwar in der Regel sicherheitstechnisch immer auf dem neuesten Stand - aber auch sie sind angreifbar. Damit Cyberkriminelle in Cloud-Umgebungen keine Chance haben, den Blicken von Unternehemen und Strafverfolgungsbehörden zu entgehen, ist eine umfassende digitale Forensik erforderlich. In der Praxis bestehen dafür jedoch große Hürden. Deshalb müssen hier jetzt schnell neue, kreative Ansätze gefunden werden.
Im Sinne der Gesellschaft : Wissenschaft als Helfer für angewandte Ethik in der KI-unterstützten IT
(2021)
Im Kontext der Digitalisierung, und insbesondere vor dem Hintergrund der dadurch prädizierten Effizienzsteigerung, wird der Künstlichen Intelligenz (KI) eine hohe Bedeutung beigemessen. Ebenso in Bezug auf die IT-Sicherheit gehen Experten davon aus, dass KI entscheidend dazu beitragen wird, die strategische Abwehr von Cyber-Angriffen zu optimieren. Doch trotz aller Euphorie sollten hier neben den Chancen auch die daraus potenziell resultierenden Risiken in Betracht gezogen werden. Denn der Einsatz von KI ist mit Implikationen verbunden, die auf die gesamte Gesellschaft wirken, von daher ist es nicht nur ratsam, sondern sogar erforderlich Anwendungen – auch im Bereich IT-Sicherheit – unter ethischen Aspekten zu analysieren und bewerten.
Sicheres und vertauenswürdiges Arbeiten im Homeoffice : aktuelle Situation der Cybersicherheitslage
(2021)
Durch die fortschreitende Digitalisierung bekommt die IT einen immer größeren Stellenwert in allen Bereichen. Dadurch steigt die Abhängigkeit von der IT und damit auch das Schadenspotenzial durch Cyberangriffe. Besonders durch die Zunahme des Arbeitsform Homeoffice sowie de Ad-hoc-Verlagerung von Beschäftigten und Geschäftsprozessen in das Homeoffice entstehen durch bisher unzureichende infrastrukturelle Sicherheitsvorkehrungen höhere Risiken. Anbieter von Video-Konferenz- und anderen Kollaborationstools haben durch den enormen Digitalisierungsschub nicht genug Zeit gehabt, ihre Systeme angemessen zu schützen. Dazu kommt, dass die Nutzung von unsicheren oder nicht ausreichend datenschutzkonformen Lösungen, wie Messenger oder sozialen Netzwerken, weitere Risiken für Unternehmen darstellen können. Welche technischen, personellen und organisatorischen Maßnahmen sind also erforderlich, um in der angespannten Lage ein sicheres Homeoffice einzurichten?
Cyber-Sicherheit spielt für unsere digitale Zukunft, sowohl im Alltag, als auch im Berufsleben, eine zentrale Rolle. Aus diesem Grund wird es immer wichtiger, dass wir ausreichend Cyber-Sicherheitsexperten haben, um die Zukunft für unsere Gesellschaft sicher und vertrauenswürdig zu gestalten. Vor diesem Hintergrund wird im folgenden Beitrag die Wichtigkeit der Cyber-Sicherheit aus verschiedenen Blickwinkeln diskutiert und die Möglichkeit der Aus- und Weiterbildung dargestellt.
Social Media Scraper im Einsatz : wie Kriminelle hoch personalisierte Phishing-Attacken vorbereiten
(2021)
Social Engineering ist ein zunehmend beliebter Angriffsvektor, der von Kriminellen verwendet wird, um erfolgreich Menschen zu manipulieren. Das Ziel ist es vordergründig Personen anzugreifen und nicht die IT-Systeme, die sie nutzen. Dazu sammeln die Kriminellen so viele Informationen wie möglich über ihre menschlichen Vorlieben und Interessen. Social-Media-Portale sind dazu eine gute Informationsquelle. In diesem Projekt wird die Vorgehensweise einer entwickelten Software beschrieben, die automatisch einen Link einer Person von offiziellen und seriösen LinkedIn-Profilen zu den privaten Accounts auf Instagram findet. Durch diese Automatisierung und die Analyse der veröffentlichten Inhalte kann eine Risikoeinschätzung gegeben werden, wie viele berufliche und persönliche Informationen für einen erfolgreicheren Social-Engineering-Angriff genutzt werden könnten.
Derzeit dominieren im Cyber-Raum zentralisierte ID-Provider, wie Google, Facebook und Apple die Verwaltung von Identitätsdaten bei sehr vielen IT-Diensten weltweit. Diese Situation schafft eine große Abhängigkeit der Gesellschaft, der Unternehmen und Nutzer in Bezug auf die Entwicklung der Digitalisierung. Außerdem nutzen die monopolistischen ID-Provider die sensiblen personenbezogenen Daten ihrer Nutzer für eigene Werbezwecke oder verkaufen sie aus ökonomischen Interessen an weitere Unternehmen. Das schwächt die Privatsphäre der Nutzer und hat Folgen bezüglich der Akzeptanz unserer digitalen Zukunft. Self-Sovereign Identity (SSI) ist ein Konzept, das die Souveränität und den Schutz der Privatsphäre der Nutzer fokussiert – dabei aber gleichzeitig deutlich einfacher und nutzerfreundlicher umgesetzt werden kann, als das bei aktuellen Identity Lösungen der Fall ist. Folgender Beitrag erklärt die Architektur, die Akteure, die Sicherheitsmechanismen und die Prinzipien von SSI.
Digitale Werte benötigen ein weitaus höheres und vor allem spezifisches Schutzniveau. Da es für Anwender mittlerweile nicht mehr einfach ist, dieses effektiv nachzuprüfen, müssen sie darauf vertrauen, dass die Hersteller alles tun, um den Anforderungen gerecht zu werden. Andererseits sind die Hersteller darauf angewiesen, dass Anwender ihnen Vertrauen gewähren und ihre IT-/Sicherheits-Lösungen tatsächlich nutzen. Um eine hohe Vertrauenswürdigkeit zu erreichen können, müssen Unternehmen Vorgehensweisen wählen, die einigen bestimmten Kriterien erfüllen.
Im Prinzip wollen und müssen Menschen auch in der digitalen Welt vertrauen (können) – nicht zuletzt, um grundsätzlich handlungsfähig zu sein. Aber auch, weil teilweise gar keine andere Wahl besteht, als einfach zu vertrauen, da die IT-Technologien mittlerweile nicht nur so allgegenwärtig, sondern auch so komplex geworden sind, dass der Nutzer sie vielfach gar nicht mehr einschätzen kann. Daher ist es – insbesondere im Sinne der Digitalisierung – wichtig und auch notwendig, dass Nutzern verschiedene Alternativen zur Verfügung stehen, anhand derer sie individuell die Vertrauenswürdigkeit von Unternehmen sowie IT-Lösungen – also jeglicher Produkte, Anwendungen und Dienste – beurteilen können. Aufgrund der steigenden Zahl an Sicherheitsvorfällen in der digitalen Welt sollte speziell die Cyber-Sicherheit dabei im Fokus stehen.
Das Gesundheitswesen in Deutschland, Europa, aber auch weltweit steht gerade erst am Beginn eines notwendigen und besonderen Digitalisierungsschubs. Ein wichtiger Schritt im Rahmen dieser Digitalisierung wird es sein, sämtliche medizinische Daten leistungsträgerübergreifend einfach verfügbar zu machen. Dies ermöglicht neue Methoden der Behandlung wie durch KI-Ansätze oder die Vermeidung von Doppelbehandlungen. Zur Erreichung dieser Ziele ist es unabdingbar, dass moderne medizintechnische IT-Geräte miteinander vernetzt werden und die anfallenden Daten sicher verarbeitet und hinterlegt werden. Durch diesen Prozess entstehen aber auch neue Angriffsvektoren und die Risiken steigen erheblich an.
Diese Arbeit beschreibt zunächst grundlegende Cyber-Sicherheitsstrategien, die helfen die vorhandenen Risiken zu minimieren und mit den verbleibenden Risiken umzugehen. Zusätzlich werden konkrete Sicherheitsbedürfnisse- und Anforderungen, die zur Vernetzung von Medizintechnik und zur Verarbeitung von Daten in der Cloud, nötig sind diskutiert. Abschließend wird eine Gesamtarchitektur vorgestellt, die diese Sicherheitsbedürfnisse umsetzt.
Digitale Sprachassistenten wie Alexa, Google, Siri & Co erfreuen sich auch in Deutschland hoher Beliebtheit - Tendenz steigend. Bei allen genannten und vielen weiteren Systemen handelt es sich um cloudbasierte Architekturen - die gesprochenen Befehle werden in Rechenzentren rund um den Globus übertragen und dort interpretiert. Aus Sicht des Datenschutzes und der Privatsphäre ist das problematisch. Auch die Abhängigkeit zu Cloud-Anbietern kann zu Schwierigkeiten führen, z.B. wenn sich die Sprachassistenten oder Smart-Home-Geräte nicht mehr nutzen lassen, weil der Anbieter seinen Dienst einstellt. Im Rahmen eines internen Forschungsprojekts hat das Institut für Internet-Sicherheit nun einen "dezentralen" Sprachassistenten entwickelt, der im Offline-Betrieb operiert und die Sprachdaten lokal auf dem Gerät verarbeitet, ohne sie in eine entfernte Cloud übertragen zu müssen.
Supply-Chain-Angriffe sind eine akute Bedrohung für jedes Unternehmen. Einen Softwarelieferanten auszunutzen, um eine große Anzahl seiner Kunden zu erreichen, ist eine ausgeklügelte und erfolgreiche Methode aktueller Hacker. Die Spezialisierung der Unternehmen auf ihre Kernkompetenzen, die Globalisierung der Lieferketten (im folgendem wird Supply Chain und Lieferkette synonym verwendet), sowie die Digitalisierung entlang der Wertschöpfungskette sind nur einige Beispiele, wieso Angreifer vermehrt die Vertrauensbeziehung zwischen Kunden und Lieferanten verstärkt für Angriffe ausnutzen. Dieser Artikel erläutert Cyber-Angriffe in Bezug auf eine Supply Chain und zeigt Sicherheitsmechanismen für die erfolgreiche Verteidigung.
Daten sind heute die Schlüsselkomponente in der Wertschöpfung. Ihre sichere und vertrauenswürdige Verarbeitung sind daher essenziell - auch in Cloud-Infrastrukturen, die per se erst mal nicht vertrauenswürdig sind. Während die Daten und der Code der sie verarbeitenden Anwendung hier in gespeicherter Form und bei der Übertragung in der Regel verschlüsselt sind, liegt beides während der Verarbeitung von Anwendungen in einer Cloud-Infrastruktur im Klartext vor und ist somit angreifbar. Auf der Basis von Sicherheitsfunktionen der CPU sorg Confidential Computing dafür, dass Anwendungen mit Code und Daten auf Cloud-Infrastrukturen in isolierter und verschlüsselter Form in sicheren Enklaven verarbeitet werden. Die Inhalte der Anwendung in einer Enklave werden so vor unbefugten Zugriff durch Systemadministratoren und weiteren Personen, die prinzipiell Zugriff auf die Cloud-Infrastruktur haben, geschützt. Technik unterstützt auf diese Weise die sichere und vertrauenswürdige Umsetzung des Datenschutzes.
Das Internet hat sich als globale Kommunikations-, Informations-, Commerce- und Businessinfrastruktur fest in der Gesellschaft etabliert. Mit jedem Grad Zuwachs bei der Digitalisierung wird das Leben einfacher und schneller - aber auch gefährlicher. Die konkrete Gefährlichkeit bleibt dabei bislang oft ein Mysterium - Strategien für die IT-Sicherheit müssen auf Basis von Annahmen und Erfahrungen entwickelt werden. Internet-Kennzahlen und deren systematische Auswertung sollen nun dabei helfen, Probleme, Risiken und Schwachstellen als Trend zu erkennen, um Sicherheitsstrategien proaktiv fokussierter zu gestalten. Auch der Stand der IT-Sicherheit lässt sich durch Messung der Kennzahlen ermitteln und bewerten. Internet-Kennzahlen werden von lokalen und globalen Anbietern bereitgestellt.
Die ehemals vom Grundsatz her separierten Welten der Information Technology (IT) und Operational Technology (OT) wachsen im Zuge der Digitalisierung vermehrt zusammen. Doch was ist dabei aus Sicht der IT/IT-Sicherheit zu berücksichtigen und wem kann oder muss die letztendliche Verantwortung für eine durchgängige IT-Sicherheit des Unternehmens obliegen?
Eine nicht ganz leicht zu klärende Aufgabenstellung – insbesondere mit Blick auf den Aspekt, dass die Schutzziele der beiden Unternehmensbereiche nicht einheitlich sind.
Damit die medizinische Versorgung weiterhin flächendeckend gewährleistet werden kann und den explodierenden Kosten Einhalt geboten wird, muss ein Gesundheitswesen der Zukunft auf digitalen Technologien basieren. Die Kritikalität der entsprechenden Health-Services ruft Cyber-Sicherheit auf den Plan – die Sensibilität der im Gesundheitswesen verarbeiteten Daten den Datenschutz. Ein zukunftsfähiges Gesundheitswesen braucht einen stringenten Rechtsrahmen, eine moderne cloudbasierte Telematikinfrastruktur, die je nach Sicherheitsbedarf in verschiedenen Modellen umgesetzt werden kann, einen restriktiven Umgang mit globalen Public-Cloud-Providern, eine besonders gesicherte, leistungsstarke Forschungsdateninfrastruktur – etwa zur Optimierung von KI-Fähigkeiten, sichere Gesundheitsanwendungen und einiges mehr. Hier ein Ausblick.
Künstliche Intelligenz (KI) ermöglicht es, komplexe Zusammenhänge und Muster aus großen Datenmengen zu extrahieren und in einem statistischen Modell zu erfassen. Dieses KI-Modell kann anschließend Aussagen über zukünftig auftretende Daten treffen. Mit dem zunehmenden Einsatz von Künstlicher Intelligenz rücken solche Systeme auch immer mehr ins Visier von Cyberkriminellen. Der Artikel beschreibt umfassend Angriffsszenarien und mögliche Abwehrmaßnahmen.
Die Beschaffung von IT-Sicherheitslösungen ist für Unternehmen oft eine Herausforderung. So führt die Komplexität der Systeme dazu, dass die für eine Kaufentscheidung erforderlichen Kompetenzen und Informationen nicht immer vorhanden sind. Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Geschäftsbeziehung ist deswegen ein valides Vertrauensverhältnis zwischen Anwender- und Herstellerunternehmen. Das setzt jedoch voraus, dass die Herstellerunternehmen vertrauenswürdig auftreten und im Interesse ihrer Kunden handeln. Eine Studie der Westfälischen Hochschule Gelsenkirchen hat untersucht, welche Vertrauenskriterien Kunden bei Herstellern und deren Produkten wichtig sind. So ist zum Beispiel ein Hersteller bei den Kunden unten durch, wenn er zu viele Buzzwords nutzt.
Vor vier Jahren betrat die Datenschutz-Grundverordnung (DS-GVO) die Bühne und brachte für Unternehmen und Nutzer gleichermaßen Veränderungen mit sich. Doch gerade im dynamischen Umfeld des Online-Marketings tauchen ständig neue und oft knifflige Fragen auf – Fragen, die nun im Rahmen einer wissenschaftlichen Studie etwas genauer unter die Lupe genommen wurden.
Wie Datenräume helfen, neue Geschäftsmodelle zu entwickeln : sicher, vertrauenswürdig und dezentral
(2023)
In der heutigen Zeit werden sehr große Datenmengen generiert und verwaltet, dennoch wird der Wert der Daten in Deutschland und Europa noch nicht voll ausgeschöpft. Die gemeinsame Nutzung von Daten kann und soll datengetriebene Anwendungen noch weiter vorantreiben, bei der Erfüllung regulatorischer Anforderungen helfen sowie einen finanziellen Mehrwert für Firmen schaffen. Viele kleine bis mittelständische Unternehmen zögern derzeit jedoch, Daten untereinander auszutauschen, weil sie befürchten, die Hoheit über ihre Daten zu verlieren und nicht wissen, wer Zugriff auf die Daten hat und wofür die Daten verwendet werden.
The number of publications describing chemical structures has increased steadily over the last decades. However, the majority of published chemical information is currently not available in machine-readable form in public databases. It remains a challenge to automate the process of information extraction in a way that requires less manual intervention - especially the mining of chemical structure depictions. As an open-source platform that leverages recent advancements in deep learning, computer vision, and natural language processing, DECIMER.ai (Deep lEarning for Chemical IMagE Recognition) strives to automatically segment, classify, and translate chemical structure depictions from the printed literature. The segmentation and classification tools are the only openly available packages of their kind, and the optical chemical structure recognition (OCSR) core application yields outstanding performance on all benchmark datasets. The source code, the trained models and the datasets developed in this work have been published under permissive licences. An instance of the DECIMER web application is available at https://decimer.ai.
Viele Unternehmen beginnen damit, Standards "wild" umzusetzen oder verschiedene Sicherheitsprodukte zu kaufen. Cybersicherheit muss aber auf einem soliden Fundament stehen. Dazu sollten die Verantwortlichen die eigenen Organisationsstrukturen kennen und die drei Schlüsselfaktoren Menschen, Prozesse und Technologie sorgfältig ausbalancieren.