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Institut
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.
Der Aufsatz untersucht die Frage des Vorrangverhältnisses zwischen Europäischem und nationalem Recht sowie daraus folgend der Kontrolle der Kompetenzausübung der Union durch nationale Gerichte anhand der unterschiedlichen Auffassungen des BVerfG und des EuGH und diskutiert den Lösungsansatz durch ein Kompetenzgericht
Die Ergebnispublikation aus dem Projekt Next Level Sports zeigt anhand der im Forschungsprojekt entwickelter Software-Konzepte auf, wie der Einsatz immersiver, digitaler Technologien zu einer aktiveren und gesünderen Lebensweise beitragen kann.
Durch ihre soziale Integrationskraft und ihre positive Wirkung auf Gesundheit und Wohlbefinden stellen Sport und Bewegung wichtige Handlungsfelder der kommunalen Daseinsvorsorge dar. Dabei nimmt die Bereitschaft, sich ausreichend zu bewegen, in den letzten Jahren in Deutschland geradezu dramatisch ab. Für die Sportförderung von Städten und Gemeinden bedeutet das, sich neuen Entwicklungen offensiv zu stellen und dabei auch die Chancen der Digitalisierung zu erschließen, um schließlich eine Trendumkehr gegen den Bewegungsmangel einleiten zu können.
In Rahmen des Forschungsprojektes Next Level Sports wurden vielfältige Ansätze identifiziert, wie immersive XR-Technologien (Virtuelle und Erweiterte Realität) eingesetzt werden können, um sportliche Aktivitäten anzuregen, Gesundheitsvorsorge zu fördern und damit die Aktivität und das Wohlbefinden zu steigern. Die entwickelten Konzepte werden in der Broschüre steckbriefartig vorgestellt und erlauben eine vertiefende Diskussion um die die Einsatzmöglichkeiten von XR-Bewegungsangeboten im kommunalen Kontext.
Die im Projekt entwickelten Software-Komponenten stehen als Open-Source-Ressourcen über GitHub zur Verfügung und können über QR-Codes in der Broschüre abgerufen werden.
Gelsenkirchen hat sich aus dem Strukturwandel zukunftsorientierte Ziele und Handlungsfelder gesetzt. Dabei ist Gelsenkirchen mit einem nachhaltigen und strategisch orientierten Konzept zur digitalen Modellkommune geworden. Eine integrierte Strategie enthält die Handlungselemente Energie und Umwelt, Lebensqualität und Teilhabe, Wirtschaft, Mobilität und bürgerorientierte Verwaltung. OIL - Open Innovation Lab - an der Schalke Arena bildet als Reallabor ein Kernelement der Weiterentwicklung.
Biomimetics is the interdisciplinary co-operation of various scientific disciplines and fields of innovation, and it aims to solve practical problems using biological models. Biomimetic research and its fields of application are manifold, and the community is made up of a wide range of disciplines, from biologists and engineers to designers. Guidelines and standards can build a common ground for understanding of the field, communication across disciplines, present and future projects and implementation of biomimetic knowledge. Since 2015, three international standards have been published and defined terms and definitions, as well as specific applications. The scientific literature and patents in several databases were searched for citations of the published standards. Standards or technical guidelines on biomimetics are represented both in the scientific literature and in patents. However, taking into account the increasing number of publications in biomimetics, the number of publications (52) citing the international standards is low. This shows that the perception of technical rules is still underrepresented in the academic field. Greater awareness and acceptance of the importance of standards for quality assurance even in the academic environment is discussed, and active participation in the corresponding International Organization for Standardization committee on biomimetics is asked for.
Die Diskussion über den Umgang von Industriekultur, bzw. der Kultur der Arbeit wird bereits seit einigen Jahrzehnten geführt. Im Mittelpunkt stehen zum einen Auseinandersetzungen nach Abriss oder Erhalt industrieller Erzeugnisse und zum anderen konzeptionelle Entwürfe, die sich an den Polen eines industriekulturell puristischen oder marketingfixierten Freizeit-Verständnisses orientieren. Je nach Ausrichtung sollen die Konsequenzen für die Gestaltung eines angemessen oder tendenziell beliebigen Freizeitangebotes aufgezeigt werden.
Seit einigen Jahren sind aufgrund des Bedeutungsverlustes von christlicher Religion sowie sinkender Mitgliedszahlen zahlreiche Kirchen profaniert worden. Auch hier entsteht eine noch stärker emotional aufgeladene Diskussion darüber, welche Nachnutzung in einem reli-giös-normativen Verständnis, aber auch unter ökonomischen Vorzeichen möglich sein soll. Zu klären ist also, was als angemessen gilt und inwieweit die ursprüngliche Nutzung noch symbolhaft sichtbar bleiben kann und soll.
In Kollaboration mit dem Fachbereich Maschinenbau wurde eine prototypische Lösung zur Visualisierung der Interaktion zwischen Mensch und Maschine bei kooperativen Arbeiten entwickelt. Der Prototyp wurde in der Programmiersprache C++ auf Basis der Unreal Engine 4 realisiert und soll als Grundlage für weitere Forschungen im Bereich der Mensch-Roboter-Kollaboration dienen. Zur Echtzeitsimulation der Maschinen wurde eine Anbindung basierend auf dem Protokoll OPC UA integriert, sodass eine Kopplung mit Enterprise-Applikationen wie Siemens NX MCD und ABB RobotStudio möglich ist. Für eine realitätsgetreue Darstellung können die Maschinen in der virtuellen Realität abgebildet werden. Die Visualisierung eines Menschen erfolgt durch Einbindung der Microsoft Azure Kinect, wodurch eine Person durch eine farbliche Punktwolke oder ein Skelett angezeigt werden kann.
Bone morphogenetic protein 2 (BMP21) is a highly interesting therapeutic growth factor due to its strong osteogenic/osteoinductive potential. However, its pronounced aggregation tendency renders recombinant and soluble production troublesome and complex. While prokaryotic expression systems can provide BMP2 in large amounts, the typically insoluble protein requires complex denaturation-renaturation procedures with medically hazardous reagents to obtain natively folded homodimeric BMP2. Based on a detailed aggregation analysis of wildtype BMP2, we designed a hydrophilic variant of BMP2 additionally containing an improved heparin binding site (BMP2-2Hep-7M). Consecutive optimization of BMP2-2Hep-7M expression and purification enabled production of soluble dimeric BMP2-2Hep-7M in high yield in E. coli. This was achieved by a) increasing protein hydrophilicity via introducing seven point mutations within aggregation hot spots of wildtype BMP2 and a longer N-terminus resulting in higher affinity for heparin, b) by employing E. coli strain SHuffle® T7, which enables the structurally essential disulfide-bond formation in BMP2 in the cytoplasm, c) by using BMP2 variant characteristic soluble expression conditions and application of L-arginine as solubility enhancer. The BMP2 variant BMP2-2Hep-7M shows strongly attenuated although not completely eliminated aggregation tendency.
Die wechselseitigen Beeinflussungen zwischen Werbungtreibenden und Journalist*innen werden auf Basis der empirischen Synchronisationsforschung dargestellt – mit Schwerpunkt auf Einflüsse durch Sonderwerbeformen der Online-Kommunikation. Die Argumentation richtet sich gegen eine Intensivierung der Beeinflussungsversuche. Sie spricht sich für kooperative und gekennzeichnete Produktentwicklungen aus, die zentrale Determinanten wie Personae oder Markenimages des beworbenen Produkts und des Mediums berücksichtigen. So wird der Trennungsgrundsatz eingehalten und der Charakter publizistischer Massenmedien respektiert.
This technical report is about the mission and the experience gained during the reconnaissance of an industrial hall with hazardous substances after a major fire in Berlin. During this operation, only UAVs and cameras were used to obtain information about the site and the building. First, a geo-referenced 3D model of the building was created in order to plan the entry into the hall. Subsequently, the UAVs were used to fly in the heavily damaged interior and take pictures from inside of the hall. A 360° camera mounted under the UAV was used to collect images of the surrounding area especially from sections that were difficult to fly into. Since the collected data set contained similar images as well as blurred images, it was cleaned from non-optimal images using visual SLAM, bundle adjustment and blur detection so that a 3D model and overviews could be calculated. It was shown that the emergency services were not able to extract the necessary information from the 3D model. Therefore, an interactive panorama viewer with links to other 360° images was implemented where the links to the other images depends on the semi dense point cloud and located camera positions of the visual SLAM algorithm so that the emergency forces could view the surroundings.
This technical report is about the architecture and integration of very small commercial UAVs (< 40 cm diagonal) in indoor Search and Rescue missions. One UAV is manually controlled by only one single human operator delivering live video streams and image series for later 3D scene modelling and inspection. In order to assist the operator who has to simultaneously observe the environment and navigate through it we use multiple deep neural networks to provide guided autonomy, automatic object detection and classification and local 3D scene modelling. Our methods help to reduce the cognitive load of the operator. We describe a framework for quick integration of new methods from the field of Deep Learning, enabling for rapid evaluation in real scenarios, including the interaction of methods.
At the beginning of the pandemic in Feb. 2020 I had a little time and wanted to do something new i.e. bring my 3D printer, AI and computer science together somehow. The result is a printed portrait with a lot of computer science. Using style transfer I transferred the etching style of a Göthe portrait to a young girl I call Carolin. By means of image processing I made a black and white picture out of it. Then, using the problem of the traveling salesman, each black point in the picture is interpreted as a city and the whole picture is drawn by only one line. Since this line is very long, it is optimized and shortened by a so-called simulated annealing algorithm. The result is printed in 5 layers on a 3D printer.
Durch Panoramen in Kombination mit dem ORB-SLAM ist ein schnelles Tracking möglich, liefert jedoch ausschließlich spärliche Daten. Durch die Kombination mit einem neuronalen Netz soll der SLAM Algorithmus zu einem RGBD-SLAM erweitert werden, um ein besseres Tracking und eine dichtere Punktwolke zu gewährleisten.
360° Camera at a small UAV
(2021)
Competency-oriented exams offer a wide range of advantages, especially where the use and mastery of third-party applications and tools play an important role. Therefore, we developed a competency-oriented setup for both our programming classes and exams ensuring their constructive alignment.
Exams were moved to the computer lab and designed to test both conceptional skills as well as the use of state-of-the-art programming tools. At the peak of the COVID-19 pandemic, when exams had to be moved from lab to online, we needed to design an online setup for our practical programming exams preserving the competency-oriented approach and its constructive alignment as well as the validity, reliability and fairness of the exams. The key was to use the same online tools that have been introduced
for running lectures and practical classes offering almost the same learning experience as before the pandemic. However, to ensure the validity and fairness of the exams, some kind of online supervision needed to be implemented as technical solutions were found to be either unusable or not working
properly in our case. This paper discusses the driving factors, the resulting technical and organizational setup as well as students’ feedback and lessons learned for further improvements. Therefore, COVID-19 has not been able to ruin our competency-oriented programming exams.
This paper describes a new concept and experiences of a distributed interdisciplinary learning programme for students across continents. The aim is to provide students with a truly Global Intercultural Project Experience (GIPE) by working together with peers from around the world, and solving real-life client’s problems. We have received seed-funding for four annual projects to engage students from Germany (Europe), Namibia (Africa), Indonesia (Asia), and Peru (Latin-America). In 2020, 30 students from four continents engaged in a one-semester distributed software development project for a Namibian client. Despite Covid-19 they successfully completed the project expressing deep appreciation for the learning opportunities overcoming challenges of working across wide-spread time zones, cultures, changing requirements, and various technical challenges. Considering the vast learning benefits, we suggest to incorporate such projects in all tertiary education curricula across the globe.
Durch die steigende Bevölkerung und den gleichzeitig zunehmenden Mobilitätsbedarf, werden durch Verkehrsmittel mit Verbrennungsmotoren große Mengen an Schadstoffen in die Umwelt entlassen.
Besonders betroffen sind Ballungsgebiete mit einer hohen Verkehrsdichte. Unter Berücksichtigung der Klima- und Umweltauflagen müssen neue und nachhaltigere Konzepte entwickelt werden.
An dieser Stelle knüpft die Arbeit an und stellt Verkehrskonzepte von vier europäischen Großstädten dar. Zusätzlich werden die Projekte und Maßnahmen der jeweiligen Verkehrskonzepte diskutiert.
Die Entwicklung von Verkehrskonzepten mit der Vielzahl an Maßnahmen zur Mobilitätssteigerung und die gleichzeitige Einhaltung der Klima- und Umweltauflagen, führt zu Problematiken mit der sich die vorliegende Bachelorarbeit im weiteren Verlauf befassen wird. Für die Erarbeitung eines Einsatzkonzepts im Smart Mobility-Bereich für die Stadt Gelsenkirchen stellt sich die primäre Frage, „Welche Mobilitätsinstrumente sind in den nächsten Jahren notwendig und in welchem Umfang müssen diese erfolgen, um die Klimaneutralität 2050 zu erreichen?“. Der Vergleich der Verkehrskonzepte wirft zudem die Frage auf, „Existiert bereits unter den vier ausgewählten Verkehrskonzepten eins, dass für die Stadt Gelsenkirchen angewendet werden kann?“. Gefordert ist der Einsatz von nachhaltigen und umweltgerechten Mobilitätsinstrumenten und die Entwicklung von intelligenten und modernen Smart Mobility-Konzepten.
Die daraus gewonnen Erkenntnisse werden in dieser Arbeit diskutiert und auf die Stadt Gelsenkirchen reflektiert und unterstützen den Prozess der Entwicklung einer Einsatzkonzeption.
Körperliche Behinderungen können einen Menschen soweit einschränken, dass für sie ein autonomes und selbstbestimmtes Leben, trotz intakter mentaler und kognitiven Fähigkeiten, nicht mehr möglich ist. Daher ist für Menschen, die beispielsweise vom Hals abwärts gelähmt sind, sogenannten Tetraplegikern, jede Zurückgewinnung von Autonomie eine Steigerung der Lebensqualität. In dieser Masterarbeit wird ein Augmented Reality Prototyp entwickelt, der es Tetraplegikern oder Menschen mit einer ähnlichen körperlichen Einschränkung erlaubt, an einem Mensch-Roboter Arbeitsplatz Montageaufgaben durchzuführen und ihnen somit eine Integration ins Arbeitsleben ermöglichen kann. Der Prototyp erlaubt es den Benutzer ohne die Nutzung der Hände, einen Kuka iiwa Roboterarm mit der Microsoft HoloLens zu steuern. Dabei wird ein Fokus darauf gelegt, das Blickfeld des Benutzers mit speziellen virtuellen Visualisierungen, sogenannten visuellen Helfern, anzureichern, um die Nachteile, die durch die Bewegungseinschränkungen der Zielgruppe ausgelöst werden, auszugleichen. Diese visuellen Helfer sollen bei der Steuerung des Roboterarms unterstützen und die Bedienung des Prototyps verbessern. Eine Evaluation des Prototyps zeigte Tendenzen, dass das Konzept der visuellen Helfer den Benutzer den Roboterarm präziser steuern lässt und seine Bedienung unterstützt.
Autonomy and self-determination are fundamental aspects of living in our society. Supporting people for whom this freedom is limited due to physical impairments is the fundamental goal of this thesis. Especially for people who are paralyzed, even working at a desk job is often not feasible. Therefore, in this thesis a prototype of a robot assembly workstation was constructed that utilizes a modern Augmented Reality (AR)-Head-Mounted Display (HMD) to control a robotic arm. Through the use of object pose recognition, the objects in the working environment are detected and this information is used to display different visual cues at the robotic arm or in its vicinity. Providing the users with additional depth information and helping them determine object relations, which are often not easily discernible from a fixed perspective.
To achieve this a hands-free AR-based robot-control scheme was developed, which uses speech and head-movement for interaction. Additionally, multiple advanced visual cues were designed that utilize object pose detection for spatial-visual support. The pose recognition system is adapted from state-of-the-art research in computer vision to allow the detection of arbitrary objects with no regard for texture or shape.
Two evaluations were performed, a small user study that excluded the object recognition, which confirms the general usability of the system and gives an impression on its performance. The participants were able to perform difficult pick and place tasks with a high success rate. Secondly, a technical evaluation of the object recognition system was conducted, which revealed an adequate prediction precision, but is too unreliable for real-world scenarios as the prediction quality is highly variable and depends on object orientations and occlusion.
Brand Purpose in aller Munde. Was gilt es in der werthaltigen Kommunikation von Marken zu beachten?
(2020)
Unternehmen positionieren sich gern mit Bezug auf die gesellschaftliche Relevanz ihres Unternehmenszwecks. Diese Orientierung findet sich zunehmend auch in der Kommunikation auf Markenebene. Statt den Produktnutzen zu betonen, liefert die Markenkommunikation Input zu gesellschaftlichen Debatten wie Gleichstellung oder Nachhaltigkeit. Unter dem Stichwort „Brand Purpose“ zeigen Beratungen und Agenturen gern auf, wie positiv diese Art der Kommunikation von Konsumenten und Stakeholdern eingestuft wird. Erste Stimmen gehen davon aus, dass sich diese Tendenzen nach der Coronakrise noch verstärken werden. Doch was bringt die Konzentration auf Sinnstiftung tatsächlich der Marke? Studien weisen darauf hin, dass eine reine Konzentration in der Kommunikation auf Zweck und Sinn einer Marke die Geschäftsentwicklung nicht unbedingt positiver beeinflussen muss als klassische Produktkommunikation und im schlimmsten Fall sogar kontraproduktiv wirken kann. Der Beitrag untersucht deshalb die Frage, welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen, damit wertorientierte Kommunikation tatsächlich einen Mehrwert für die Marke bieten kann.
Die Kommunikation zwischen Handel und Kunden hat in den letzten Jahren einen deutlichen Wandel durch den Einfluss der digitalen Medien erfahren. Viele Händler fühlen sich von diesem Wandel bedroht und sehen noch nicht das ganzheitliche Potential, welches mit dieser grundlegenden digitalen Veränderung einhergeht. Gerade für den stationären Handel wird es zunehmend wichtiger, die Kommunikationsstrategie neu auszurichten und zu definieren. Sie erfahren einen zunehmenden Druck durch das starke Angebot von Händlern im Internet. Deshalb ist es für die stationär Ansässigen von extremer Wichtigkeit, ihre bisherigen Strategien der Kommunikation zum Kunden zu überdenken. Heutzutage sind diese vorwiegend digital unterwegs und erwarten von Händlern, von diesen auf Augenhöhe angesprochen zu werden. 90% der Menschen, welche heutzutage „online sind“, nutzen soziale Medien1. Die Nutzungszeiten der digitalen Medien steigen stetig weiter an und Händler versuchen dennoch, ihre Kunden ausschließlich über analoge/klassische Medien zu erreichen. Besonders der Bereich des Social-Media-Marketings eröffnet dem stationären Handel neue Optionen zur Kundenakquise und Kundenbindung. Durch auf den Kunden ausgelegte Inhalte, ist es möglich eine Beziehung aufzubauen, welche im Endeffekt zu Loyalität auf Kundenseite führen können. Marketing-Maßnahmen in den sozialen Medien bieten die Möglichkeit, kostengünstig und zielgruppenkonform zu werben und schaffen bei richtiger Anwendung Vertrauen und Interesse beim Kunden. Ebenfalls ist die Google-Optimierung ein wesentlicher Faktor, welcher die Kaufentscheidung positiv beeinflussen kann, da eine Recherche vor dem eigentlichen Einkaufen stattfindet. Deshalb sind Kontrolle und Steuerung der zu findenden Informationen über das eigene Unternehmen von großer Bedeutung.
This thesis evaluates the effects of the GDPR using a technical and human-centric approach. We assess challenges service providers face when they want to design GDPR-proof web applications. On the technical side, we perform two large-scale measurement studies. The first study aims to illuminate third party loading dependencies in web applications. The second study provides a detailed analysis of the information-sharing networks between online adver-tising companies. The human-centric analysis studies how companies implemented the Right to Access and if users can profit from the new right.