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- 2020 (123) (remove)
The economic losses from earthquakes tend to hit the national economy considerably; therefore, models that are capable of estimating the vulnerability and losses of future earthquakes are highly consequential for emergency planners with the purpose of risk mitigation. This demands a mass prioritization filtering of structures to identify vulnerable buildings for retrofitting purposes. The application of advanced structural analysis on each building to study the earthquake response is impractical due to complex calculations, long computational time, and exorbitant cost. This exhibits the need for a fast, reliable, and rapid method, commonly known as Rapid Visual Screening (RVS). The method serves as a preliminary screening platform, using an optimum number of seismic parameters of the structure and predefined output damage states. In this study, the efficacy of the Machine Learning (ML) application in damage prediction through a Support Vector Machine (SVM) model as the damage classification technique has been investigated. The developed model was trained and examined based on damage data from the 1999 Düzce Earthquake in Turkey, where the building’s data consists of 22 performance modifiers that have been implemented with supervised machine learning.
The latest earthquakes have proven that several existing buildings, particularly in developing countries, are not secured from damages of earthquake. A variety of statistical and machine-learning approaches have been proposed to identify vulnerable buildings for the prioritization of retrofitting. The present work aims to investigate earthquake susceptibility through the combination of six building performance variables that can be used to obtain an optimal prediction of the damage state of reinforced concrete buildings using artificial neural network (ANN). In this regard, a multi-layer perceptron network is trained and optimized using a database of 484 damaged buildings from the Düzce earthquake in Turkey. The results demonstrate the feasibility and effectiveness of the selected ANN approach to classify concrete structural damage that can be used as a preliminary assessment technique to identify vulnerable buildings in disaster risk-management programs.
Coronary Artery Disease Diagnosis: Ranking the Significant Features Using a Random Trees Model
(2020)
Heart disease is one of the most common diseases in middle-aged citizens. Among the vast number of heart diseases, coronary artery disease (CAD) is considered as a common cardiovascular disease with a high death rate. The most popular tool for diagnosing CAD is the use of medical imaging, e.g., angiography. However, angiography is known for being costly and also associated with a number of side effects. Hence, the purpose of this study is to increase the accuracy of coronary heart disease diagnosis through selecting significant predictive features in order of their ranking. In this study, we propose an integrated method using machine learning. The machine learning methods of random trees (RTs), decision tree of C5.0, support vector machine (SVM), and decision tree of Chi-squared automatic interaction detection (CHAID) are used in this study. The proposed method shows promising results and the study confirms that the RTs model outperforms other models.
The classical Internet of things routing and wireless sensor networks can provide more precise monitoring of the covered area due to the higher number of utilized nodes. Because of the limitations in shared transfer media, many nodes in the network are prone to the collision in simultaneous transmissions. Medium access control protocols are usually more practical in networks with low traffic, which are not subjected to external noise from adjacent frequencies. There are preventive, detection and control solutions to congestion management in the network which are all the focus of this study. In the congestion prevention phase, the proposed method chooses the next step of the path using the Fuzzy decision-making system to distribute network traffic via optimal paths. In the congestion detection phase, a dynamic approach to queue management was designed to detect congestion in the least amount of time and prevent the collision. In the congestion control phase, the back-pressure method was used based on the quality of the queue to decrease the probability of linking in the pathway from the pre-congested node. The main goals of this study are to balance energy consumption in network nodes, reducing the rate of lost packets and increasing quality of service in routing. Simulation results proved the proposed Congestion Control Fuzzy Decision Making (CCFDM) method was more capable in improving routing parameters as compared to recent algorithms.
Rechargeable lithium ion batteries (LIBs) play a very significant role in power supply and storage. In recent decades, LIBs have caught tremendous attention in mobile communication, portable electronics, and electric vehicles. Furthermore, global warming has become a worldwide issue due to the ongoing production of greenhouse gases. It motivates solutions such as renewable sources of energy. Solar and wind energies are the most important ones in renewable energy sources. By technology progress, they will definitely require batteries to store the produced power to make a balance between power generation and consumption. Nowadays,rechargeable batteries such as LIBs are considered as one of the best solutions. They provide high specific energy and high rate performance while their rate of self-discharge is low.
Performance of LIBs can be improved through the modification of battery characteristics. The size of solid particles in electrodes can impact the specific energy and the cyclability of batteries. It can improve the amount of lithium content in the electrode which is a vital parameter in capacity and capability of a battery. There exist diferent sources of heat generation in LIBs such as heat produced during electrochemical reactions, internal resistance in battery. The size of electrode's electroactive particles can directly affect the produced heat in battery. It will be shown that the smaller size of solid particle enhance the thermal characteristics of LIBs.
Thermal issues such as overheating, temperature maldistribution in the battery, and thermal runaway have confined applications of LIBs. Such thermal challenges reduce the Life cycle of LIBs. As well, they may lead to dangerous conditions such as fire or even explosion in batteries. However, recent advances in fabrication of advanced materials such as graphene and carbon nanotubes with extraordinary thermal conductivity and electrical properties propose new opportunities to enhance their performance. Since experimental works are expensive, our objective is to use computational methods to investigate the thermal issues in LIBS. Dissipation of the heat produced in the battery can improve the cyclability and specific capacity of LIBs. In real applications, packs of LIB consist several battery cells that are used as the power source. Therefore, it is worth to investigate thermal characteristic of battery packs under their cycles of charging/discharging operations at different applied current rates. To remove the produced heat in batteries, they can be surrounded by materials with high thermal conductivity. Parafin wax absorbs high energy since it has a high latent heat. Absorption high amounts of energy occurs at constant temperature without phase change. As well, thermal conductivity of parafin can be magnified with nano-materials such as graphene, CNT, and fullerene to form a nano-composite medium. Improving the thermal conductivity of LIBs increase the heat dissipation from batteries which is a vital issue in systems of battery thermal management. The application of two-dimensional (2D) materials has been on the rise since exfoliation the graphene from bulk graphite. 2D materials are single-layered in an order of nanosizes which show superior thermal, mechanical, and optoelectronic properties. They are potential candidates for energy storage and supply, particularly in lithium ion batteries as electrode material. The high thermal conductivity of graphene and graphene-like materials can play a significant role in thermal management of batteries. However, defects always exist in nano-materials since there is no ideal fabrication process. One of the most important defects in materials are nano-crack which can dramatically weaken the mechanical properties of the materials. Newly synthesized crystalline carbon nitride with the stoichiometry of C3N have attracted many attentions due to its extraordinary mechanical and thermal properties. The other nano-material is phagraphene which shows anisotropic mechanical characteristics which is ideal in production of nanocomposite.
It shows ductile fracture behavior when subjected under uniaxial loadings. It is worth to investigate their thermo-mechanical properties in its pristine and defective states. We hope that the findings of our work not only be useful for both experimental and theoretical researches but also help to design advanced electrodes for LIBs.
Die im Jahr 2020 in Deutschland praktizierte Siedlungs- und Wohnungspolitik erhält in Anbetracht ihrer Auswirkungen auf die soziale und ökologische Lage einen bitteren Beigeschmack. Arm und Reich triften weiter auseinander und einer zielgerichteten ökologischen Transformation der Art und Weise, wie Stadtentwicklung und Wohnungspolitik gestaltet werden,stehen noch immer historisch und systemisch bedingte Pfadabhängigkeiten im Weg. Diese werden nur durch eine integrierte Betrachtung sozialer und ökonomischer Aspekte sichtbar und deuten auf eine der ursprünglichen Fragen linker Gesellschaftsforschung hin: Die Auseinandersetzung mit dem Verhältnis von Eigentum und Gerechtigkeit.
Im Ergebnis stehen drei wesentliche Befunde: Der Diskurs zum Schutz des Klimas und der Biodiversität berührt direkt die Parameter Dichte, Nutzungsmischung und Flächeninanspruchnahme; zweitens steigt letztere relativ mit erhöhtem, individuell verfügbaren Kapital und insbesondere im selbstgenutztem Eigentum gegenüber Mietwohnungen; und drittens wächst der Eigentumsanteil mit fortschreitender Finanzialisierung des Wohnungsmarktes, sodass das Risiko sozialer und ökologischer Krisen sich verschärft.
Im Workshop des Sinnlichen
(2020)
Folgende fiktive Situation soll ein Problem markieren, das in diesem Beitrag diskutiert wird und nach Ansicht seines Autors ein an Kunsthochschulen weit verbreitetes Phänomen darstellt. Im Rahmen eines Mentoring-Workshops stellt eine Gruppe Studierender Arbeitsmaterial ihres aktuellen Projekts vor, um es anschließend in der Gruppe zu besprechen. Ziel des Veranstaltungsformats ist es, die Studierenden während der Entwicklung ihrer künstlerischen Praktiken zu begleiten und diese nicht anhand handwerklicher Kriterien überzudeterminieren, sondern ihrer Eigenlogik zu folgen, den ihnen inhärenten ästhetischen Potentialen nachzugehen und ein Bewusstsein für die Kontexte und Diskurse zu schaffen, in denen sie verortet sind. Die Studierenden, die heute ihr Projekt vorstellen, haben ein Photoalbum mitgebracht, in das sie, der Anordnungslogik von Urlaubsaufnahmen folgend, eine Reihe analoger Photographien geklebt haben, die Dutzende Schnappschüsse einer entfernten Insel zeigen, die sich hinter der den Vordergrund des Bildes einnehmenden Meeresoberfläche abzeichnet.
The Marmara Region (NW Turkey) has experienced significant earthquakes (M > 7.0) to date. A destructive earthquake is also expected in the region. To determine the effect of the specific design spectrum, eleven provinces located in the region were chosen according to the Turkey Earthquake Building Code updated in 2019. Additionally, the differences between the previous and updated regulations of the country were investigated. Peak Ground Acceleration (PGA) and Peak Ground Velocity (PGV) were obtained for each province by using earthquake ground motion levels with 2%, 10%, 50%, and 68% probability of exceedance in 50-year periods. The PGA values in the region range from 0.16 to 0.7 g for earthquakes with a return period of 475 years. For each province, a sample of a reinforced-concrete building having two different numbers of stories with the same ground and structural characteristics was chosen. Static adaptive pushover analyses were performed for the sample reinforced-concrete building using each province’s design spectrum. The variations in the earthquake and structural parameters were investigated according to different geographical locations. It was determined that the site-specific design spectrum significantly influences target displacements for performance-based assessments of buildings due to seismicity characteristics of the studied geographic location.
The evolution of urbanism under dictatorship forms the core of the current research. This thesis is part of a research network at Bauhaus-Universität Weimar, which studies the 20th century's urbanism under different dictatorships. The network has provided a cross-cultural and cross-border environment and has enabled the author to communicate with other like-minded researchers. The 2015 published book of this group 'Urbanism and Dictatorship: A European Perspective' strengthens the foundation of this research's theoretical and methodological framework.
This thesis investigates urban policies and plans leading to the advancement of urbanization and the transformation of urban space in Iran during the second Pahlavi (1941-1979) when the country faced a milestone in its history: Nationalization of the Iranian oil industry. By reflecting the influence of economic and socio‐political determinants of the time on urbanism and the urbanization process, this work intends to critically trace the effect of dictatorship on evolved urbanism before and after the oil nationalization in 1951.
The research on the second Pahlavi's urbanism has been limitedly addressed and has only recently expanded. Most of the conducted studies date back to less than a decade ago and could not incorporate all the episodes of the second Pahlavi urbanism. These works have often investigated urbanism and architecture by focusing merely on the physical features and urban products in different years regardless of the importance of urbanism as a tool in the service of hegemony. In other words, the majority of the available literature does not intend to address the socio-economic and political roots of urban transformations and by questioning 'what has been built?' investigates the individual urban projects and plans designed by individual designers without interlinking these projects to the state's urban planning program and tracing the beneficiaries of those projects or questioning 'built for whom?'
Moreover, some chapters of this modern urbanism have rarely been investigated. For instance, scant research has looked into the works of foreign designers and consultants involved in the projects such as Peter Georg Ahrens or Constantinos A. Doxiadis. Similarly, the urbanism of the first decade of the second Pahlavi, including the government of Mossadegh, has mainly been overlooked.
Therefore, by critically analyzing the state's urban planning program and the process of urbanization in Iran during the second Pahlavi, this research aims to bridge the literature gap and to unravel the effect of the power structure on urban planning and products while seeking to find a pattern behind the regime's policies.
The main body of this work is concentrated on studying the history of urbanism in Iran, of which collecting data and descriptions played a crucial role. To prevent the limitations associated with singular methods, this research's methodology is based on methodological triangulation (Denzin, 2017). With the triangulation scheme, the data is gathered by combining different qualitative and quantitative methods such as the library, archival and media research, online resources, non-participatory observation, and photography. For the empirical part, the city of Tehran is selected as the case study. Moreover, individual non-structured interviews with the locals were conducted to gain more insights regarding urban projects.
Diese Dissertation beschäftigt sich mit Kunstwerken, die das alltägliche Ding in den Blick nehmen. Nährboden dieser Kunstform sind die soziokulturellen Entwicklungen des 20. Jahrhunderts, mit denen wesentliche Veränderungen hinsichtlich des Verhältnisses von Mensch und Ding einhergingen.
Daraus resultierte eine allgemeine künstlerische Zuwendung zu den Dingen und eine einzigartige Kulmination aus verschiedenartigen Auseinandersetzungen mit ihnen als kunstfähige Gegenstände, über die sich die neue Dingwelt erschlossen wurde und deren Kunstwerke einen Spiegel dieser Entwicklungen darstellen.
Die Dissertation stellt ebenfalls die Dinge selbst in den Fokus. Vier Aspekte von Dingen (Materialität, Funktionalität, Repräsentationalität und Relationalität) werden gesondert ins Auge gefasst und in den theoretischen Diskurs des 20. Jahrhunderts eingeordnet, um sie als Teil der gelebten Realität besser zu verstehen, von der sich der ästhetische Blick nicht trennen lässt. Anhand der künstlerischen Positionen von Robert Rauschenberg, Christo und Jeanne-Claude, Daniel Spoerri und Arman sowie Claes Oldenburg werden die verschiedenen Aspekte der Dinge näher betrachtet und analysiert, wie diese speziell in den Kunstwerken thematisiert werden und welche Relevanz sie für deren Rezeptionserfahrung haben.
Die Korrelation dieser beiden Ebenen - die Dinge als konstitutiver Bestandteil im sozialen Raum und die Dinge als Elemente in Kunstwerken -, die im Fokus der vorliegenden Untersuchung steht, ermöglicht es, die künstlerische Zuwendung zu den Dingen in den 1960er-Jahren neu einzuordnen. Darüber hinaus wird dadurch ein differenziertes Bild von der Kunst dieser Zeit sowie den Dingen in der Kunst im Allgemeinen gezeichnet.
Cooling Performance of a Novel Circulatory Flow Concentric Multi-Channel Heat Sink with Nanofluids
(2020)
Heat rejection from electronic devices such as processors necessitates a high heat removal rate. The present study focuses on liquid-cooled novel heat sink geometry made from four channels (width 4 mm and depth 3.5 mm) configured in a concentric shape with alternate flow passages (slot of 3 mm gap). In this study, the cooling performance of the heat sink was tested under simulated controlled conditions.The lower bottom surface of the heat sink was heated at a constant heat flux condition based on dissipated power of 50 W and 70 W. The computations were carried out for different volume fractions of nanoparticles, namely 0.5% to 5%, and water as base fluid at a flow rate of 30 to 180 mL/min. The results showed a higher rate of heat rejection from the nanofluid cooled heat sink compared with water. The enhancement in performance was analyzed with the help of a temperature difference of nanofluid outlet temperature and water outlet temperature under similar operating conditions. The enhancement was ~2% for 0.5% volume fraction nanofluids and ~17% for a 5% volume fraction.
The longitudinal dispersion coefficient (LDC) plays an important role in modeling the transport of pollutants and sediment in natural rivers. As a result of transportation processes, the concentration of pollutants changes along the river. Various studies have been conducted to provide simple equations for estimating LDC. In this study, machine learning methods, namely support vector regression, Gaussian process regression, M5 model tree (M5P) and random forest, and multiple linear regression were examined in predicting the LDC in natural streams. Data sets from 60 rivers around the world with different hydraulic and geometric features were gathered to develop models for LDC estimation. Statistical criteria, including correlation coefficient (CC), root mean squared error (RMSE) and mean absolute error (MAE), were used to scrutinize the models. The LDC values estimated by these models were compared with the corresponding results of common empirical models. The Taylor chart was used to evaluate the models and the results showed that among the machine learning models, M5P had superior performance, with CC of 0.823, RMSE of 454.9 and MAE of 380.9. The model of Sahay and Dutta, with CC of 0.795, RMSE of 460.7 and MAE of 306.1, gave more precise results than the other empirical models. The main advantage of M5P models is their ability to provide practical formulae. In conclusion, the results proved that the developed M5P model with simple formulations was superior to other machine learning models and empirical models; therefore, it can be used as a proper tool for estimating the LDC in rivers.
Tall buildings have become an integral part of cities despite all their pros and cons. Some current tall buildings have several problems because of their unsuitable location; the problems include increasing density, imposing traffic on urban thoroughfares, blocking view corridors, etc. Some of these buildings have destroyed desirable views of the city. In this research, different criteria have been chosen, such as environment, access, social-economic, land-use, and physical context. These criteria and sub-criteria are prioritized and weighted by the analytic network process (ANP) based on experts’ opinions, using Super Decisions V2.8 software. On the other hand, layers corresponding to sub-criteria were made in ArcGIS 10.3 simultaneously, then via a weighted overlay (map algebra), a locating plan was created. In the next step seven hypothetical tall buildings (20 stories), in the best part of the locating plan, were considered to evaluate how much of theses hypothetical buildings would be visible (fuzzy visibility) from the street and open spaces throughout the city. These processes have been modeled by MATLAB software, and the final fuzzy visibility plan was created by ArcGIS. Fuzzy visibility results can help city managers and planners to choose which location is suitable for a tall building and how much visibility may be appropriate. The proposed model can locate tall buildings based on technical and visual criteria in the future development of the city and it can be widely used in any city as long as the criteria and weights are localized.
Synergistic Framework for Analysis and Model Assessment in Bridge Aerodynamics and Aeroelasticity
(2020)
Wind-induced vibrations often represent a major design criterion for long-span bridges. This work deals with the assessment and development of models for aerodynamic and aeroelastic analyses of long-span bridges.
Computational Fluid Dynamics (CFD) and semi-analytical aerodynamic models are employed to compute the bridge response due to both turbulent and laminar free-stream. For the assessment of these models, a comparative methodology is developed that consists of two steps, a qualitative and a quantitative one. The first, qualitative, step involves an extension
of an existing approach based on Category Theory and its application to the field of bridge aerodynamics. Initially, the approach is extended to consider model comparability and completeness. Then, the complexity of the CFD and twelve semi-analytical models are evaluated based on their mathematical constructions, yielding a diagrammatic representation of model quality.
In the second, quantitative, step of the comparative methodology, the discrepancy of a system response quantity for time-dependent aerodynamic models is quantified using comparison metrics for time-histories. Nine metrics are established on a uniform basis to quantify the discrepancies in local and global signal features that are of interest in bridge aerodynamics. These signal features involve quantities such as phase, time-varying frequency and magnitude content, probability density, non-stationarity, and nonlinearity.
The two-dimensional (2D) Vortex Particle Method is used for the discretization of the Navier-Stokes equations including a Pseudo-three dimensional (Pseudo-3D) extension within an existing CFD solver. The Pseudo-3D Vortex Method considers the 3D structural behavior for aeroelastic analyses by positioning 2D fluid strips along a line-like structure. A novel turbulent Pseudo-3D Vortex Method is developed by combining the laminar Pseudo-3D VPM and a previously developed 2D method for the generation of free-stream turbulence. Using analytical derivations, it is shown that the fluid velocity correlation is maintained between the CFD strips.
Furthermore, a new method is presented for the determination of the complex aerodynamic admittance under deterministic sinusoidal gusts using the Vortex Particle Method. The sinusoidal gusts are simulated by modeling the wakes of flapping airfoils in the CFD domain with inflow vortex particles. Positioning a section downstream yields sinusoidal forces that are used for determining all six components of the complex aerodynamic admittance. A closed-form analytical relation is derived, based on an existing analytical model. With this relation, the inflow particles’ strength can be related with the target gust amplitudes a priori.
The developed methodologies are combined in a synergistic framework, which is applied to both fundamental examples and practical case studies. Where possible, the results are verified and validated. The outcome of this work is intended to shed some light on the complex wind–bridge interaction and suggest appropriate modeling strategies for an enhanced design.
Wind effects can be critical for the design of lifelines such as long-span bridges. The existence of a significant number of aerodynamic force models, used to assess the performance of bridges, poses an important question regarding their comparison and validation. This study utilizes a unified set of metrics for a quantitative comparison of time-histories in bridge aerodynamics with a host of characteristics. Accordingly, nine comparison metrics are included to quantify the discrepancies in local and global signal features such as phase, time-varying frequency and magnitude content, probability density, nonstationarity and nonlinearity. Among these, seven metrics available in the literature are introduced after recasting them for time-histories associated with bridge aerodynamics. Two additional metrics are established to overcome the shortcomings of the existing metrics. The performance of the comparison metrics is first assessed using generic signals with prescribed signal features. Subsequently, the metrics are applied to a practical example from bridge aerodynamics to quantify the discrepancies in the aerodynamic forces and response based on numerical and semi-analytical aerodynamic models. In this context, it is demonstrated how a discussion based on the set of comparison metrics presented here can aid a model evaluation by offering deeper insight. The outcome of the study is intended to provide a framework for quantitative comparison and validation of aerodynamic models based on the underlying physics of fluid-structure interaction. Immediate further applications are expected for the comparison of time-histories that are simulated by data-driven approaches.
In einer systematischen Interpretation von Vilém Flussers Werk schlägt die Arbeit vor, Flussers Ansatz als einen medienphilosophischen zu verstehen, insofern er das „wie“ der medienphilosophischen Fragestellung in den Mittelpunkt rückt. Medien werden nicht erst dann zu einem wesentlichen Bestandteil von Flussers Philosophie, wenn er sie explizit zum Gegenstand seiner Untersuchungen der gegenwärtigen Kultur und Gesellschaft oder historischer Rückblicke macht; Denken vollzieht sich immer in Medien oder medialen Praktiken, es wird nicht nur von ihnen (mit) geprägt – ohne Medien gäbe es kein Denken und umgekehrt verändert sich Philosophie mit den (jeweils) neuen Medien. Ausgehend von Begriffen oder eher Denkfiguren, die neben dem „was“ des jeweils verhandelten Themas auch das „wie“ der Reflexion selbst adressieren, wird der „Umbruch in der Struktur des Denkens“ zugleich als Beschreibung von Medienumbrüchen verstanden – mit dem Fluchtpunkt des Sprungs in das Universum der Komputation – und als Vollzug der gegenwärtigen Veränderung der „Methode des Denkens“. Flussers (Ver)Suche einer Reflexion, die nicht mehr durch das Medium Schrift strukturiert ist, sondern sowohl alten Medien wie dem Bild – bzw. Praktiken des Abbildens, Darstellens, Einbildens usw. – als auch neuen Medien – dem Komputieren – Geltung verschafft, laufen auf eine widersprüchliche Diagnose des neuen Universums der Komputation (anders: der technischen Bilder) hinaus : eine kybermetisch inspirierte Vision der frei modellierbaren Wirklichkeit(en) einerseits und die Dystopie einer Welt, in der Apparaten Denken, Wahrnehmen und Handeln beherrschen andererseits. Die Arbeit zeigt auf, wie Flusser zu dieser Aporie der Medienreflexion – die weit über Flussers Werk hinaus virulent bleibt – gelangt und wie sie, ausgehend von seiner Figur der Geste, im Sinne einer performativen Medienreflexion gelöst werden könnte.
Multi-user projection systems provide a coherent 3D interaction space for multiple co-located users that facilitates mutual awareness, full-body interaction, and the coordination of activities. The users perceive the shared scene from their respective viewpoints and can directly interact with the 3D content.
This thesis reports on novel interaction patterns for collaborative 3D interaction for local and distributed user groups based on such multi-user projection environments. A particular focus of our developments lies in the provision of multiple independent interaction territories in our workspaces and their tight integration into collaborative workflows. The motivation for such multi-focus workspaces is grounded in research on social cooperation patterns, specifically in the requirement for supporting phases of loose and tight collaboration and the emergence of dedicated orking territories for private usage and public exchange. We realized independent interaction territories in the form of handheld virtual viewing windows and multiple co-located hardware displays in a joint workspace. They provide independent views of a shared virtual environment and serve as access points for the exploration and manipulation of the 3D content. Their tight integration into our workspace supports fluent transitions between individual work and joint user engagement. The different affordances of various displays in an exemplary workspace consisting of a large 3D wall, a 3D tabletop, and handheld virtual viewing windows, promote different usage scenarios, for instance for views from an egocentric perspective, miniature scene representations, close-up views, or storage and transfer areas. This work shows that this versatile workspace can make the cooperation of multiple people in joint tasks more effective, e.g. by parallelizing activities, distributing subtasks, and providing mutual support.
In order to create, manage, and share virtual viewing windows, this thesis presents the interaction technique of Photoportals, a tangible interface based on the metaphor of digital photography. They serve as configurable viewing territories and enable the individual examination of scene details as well as the immediate sharing of the prepared views. Photoportals are specifically designed to complement other interface facets and provide extended functionality for scene navigation, object manipulation, and for the creation of temporal recordings of activities in the virtual scene.
A further objective of this work is the realization of a coherent interaction space for direct 3D input across the independent interaction territories in multi-display setups. This requires the simultaneous consideration of user input in several potential interaction windows as well as configurable disambiguation schemes for the implicit selection of distinct interaction contexts. We generalized the required implementation structures into a high-level software pattern and demonstrated its versatility by means of various multi-context 3D interaction tools.
Additionally, this work tackles specific problems related to group navigation in multiuser projection systems. Joint navigation of a collocated group of users can lead to unintentional collisions when passing narrow scene sections. In this context, we suggest various solutions that prevent individual collisions during group navigation and discuss their effect on the perceived integrity of the travel group and the 3D scene. For collaboration scenarios involving distributed user groups, we furthermore explored different configurations for joint and individual travel.
Last but not least, this thesis provides detailed information and implementation templates for the realization of the proposed interaction techniques and collaborative workspaces in scenegraph-based VR systems. These contributions to the abstraction of specific interaction patterns, such as group navigation and multi-window interaction, facilitate their reuse in other virtual reality systems and their adaptation to further collaborative scenarios.
Der Beitrag verbindet die Diskussion um die postpolitische Stadt mit der zunehmenden wissenschaftlichen und aktivistischen Auseinandersetzung mit dem Anthropozän, ein Konzept, das die ökologischen und sozialpolitischen Implikationen menschlichen Handelns auf die Erdoberfläche beschreibt. Anhand von drei ausgewählten Fallstudien erkunden wir,
wie die spezifisch anthropogene, also menschengemachte, Krise urbaner Luftverschmutzung in künstlerischen Positionen problematisiert wird. Im Kontext des potenziellen Vormarschs von Postpolitik besprechen wir, wie der ambivalente Diskurs des Anthropozäns einerseits Depolitisierung begünstigt und andererseits neue Möglichkeiten für die Repolitisierung
globaler Umweltherausforderungen ermöglicht.
Space is a social product and a social producer. The main aim of this thesis is to reveal ‘the process of totalitarian city making in Pyongyang’, especially in the light of the interaction between the power and urban space.
The totalitarian city of Pyongyang was born out of modernization in the process of masses formation. During the growth of colonial capitalism and Christian liberal ideas, Pyongyang was modernized and displayed the characteristics of a modern city with industrialization and urbanization. During the introduction of Japanese colonial capitalism, peasants, women, and slaves became the first masses and urban poor, and they later transformed into the mob; their violence was finally demonstrated during the Anti-Chinese Riot.
After the 1945 independence, Kim’s regime formed the one-party state with a cry for revolution. They produced an atmosphere of imminent war to instill fear and hatred into the psyche of Pyongyang citizens. The regime eliminated all political opponents in 1967 and finally declared the totalitarian ideology in 1974. During this process, Pyongyang demonstrated two main characteristics of a totalitarian city: the space of terror and of ideology. The space of terror produces the fear of death and the space of ideology controls the thought and life of citizens.
After entry to the market, to keep Kim’s controlling power, the regime used the strategy of location exchange. The camp, market, and Foreign Currency Shop were effective tools to prepare for executives’ gifts. However, the market also produces the desire not only for consumption but also for freedom and truth; it is tearing down the foundation of the totalitarian city of Pyongyang.
This research focuses primarily on the interaction between political power and urban space. In the process of making a totalitarian city, the power produced urban space and it influenced the psyche of Pyongyang citizens. Even though this spatial transition has created the totalitarian city and helped maintain political power, it also led and produced intended or unintended social variation in Pyongyang society.
Medien/Denken/Um/Formatieren
(2020)
Die medienwissenschaftliche Praxis des Um / Formatierens wurde im Wintersemester 2017 / 18 mit vierzig Bache- lor-Studierenden der Medien-, Theaterwissenschaft und den Gender Studies entwickelt und erprobt. Inhalt des Seminars waren konkrete mediale Standardformate, wie z. B. die Carte de Visite, die Schallplatte, der 16- oder 35mm Filmstreifen, digitale Dateiformate, wie das JPEG, GIF, MP3, die Videokassette oder auch Papierformate wie DIN A0 oder A8.
Smart Cities and Mobility Stations: Lessons learned from the Smarter Together in Vienna and Munich
(2020)
With an increasing urban population and urban problems arising from this unplanned growth, several projects aimed at promoting sustainable urban development have emerged. Smart mobility strategies, such as shared mobility and mobility stations, represent some of the solutions to promote changes in travel behavior. Despite its beneficial impacts, however, the implementation of such infrastructure is criticized for not contributing to current urban issues, as well as often disregarding knowledge about urban space and its functioning.
In this context, the Smarter Together, a joint research and innovation project funded through the European Union program H2020, was implemented. The project selected three lighthouse cities to test and upscale innovative solutions: Vienna, Munich, and Lyon.
This master thesis presents the main characteristics of the mobility stations systems implemented in Vienna and Munich in the scope of the project Smarter Together. Its main goal is to share what can be learned from their experiences while approaching critically the concept of smart cities. This master thesis identifies important aspects to take into account when planning, implementing, and operating mobility stations, and provides an understanding of smart cities and smart mobility that goes beyond the adoption of technology. Several methods were combined for the development of this master thesis, such as quantitative secondary data, observational studies, application of survey forms, explorative expert interviews, and literature review.
This work has demonstrated that the Smarter Together has a cutting-edge scope and contributed greatly to research and innovation, by creating living laboratories to test the application of technology in the urban environment. However, from the perspective of the mobility stations assessment, many caveats were made. In short, many lessons could be learned and are presented throughout this work aiming at contributing to the improvement of the mobility stations implemented in the project areas in Munich and Vienna, as well as for inspiring other cities in Europe and worldwide.
Radikale Pädagogik richtet ihre Aufmerksamkeit sowohl auf die alltäglichen Techniken pädagogischer Praxis – Techniken zur Aktivierung eines Begegnungsraumes, Techniken, sich um die Arbeit und einander zu kümmern, Techniken des kulturübergreifenden Zuhörens, Techniken, sich dem Mehr-als zuzuwenden – als auch auf Techniken zum »Überschreiten der Schwelle«. Das Überschreiten der Schwelle hängt mit der Art und Weise der Anpassung (accommodation) zusammen, die es ermöglicht, das Lernen in all seinen Erscheinungsformen wertzuschätzen.
Die Verbreitung mobiler Smartphones und besonders deren allgegenwärtige Lokalisierungstechnologien verändern das Navigationsverhalten im Raum nachhaltig. Parallel zur schnell voranschreitenden Entwicklung alltäglicher Geräte, die mitgeführt werden, setzt der Übergang der bereits länger dauernden Entwicklung von Virtual-Reality-Technik in eine erweiterte und augmentierte Mixed Reality ein. In diesem Spannungsfeld untersucht die vorliegende Arbeit, inwieweit richtungsgebundene und binaural wiedergegebene Stereofonie die menschliche Bewegung im Raum beeinflussen kann und versucht zu erörtern, welche Potenziale in der Wiederentdeckung einer relativ lange bekannten Technik liegen. Der Autor hat im Rahmen dieser Arbeit eine binaurale mobile Applikation für richtungsgebundene Stereofonie entwickelt, mit der virtuelle bewegte oder statische Audio-Hotspots im Raum platziert werden können. So kann links, rechts oder 30 Meter vor einer Person ein virtueller oder tatsächlicher Klang im Raum verortet sein. Durch die in Echtzeit berechnete binaurale Wiedergabe der Klangquellen mit einem Stereo-Kopfhörer können diese räumlich verorteten Klänge mit zwei Ohren dreidimensional wahrgenommen werden, ähnlich dem räumlichen Sehen mit zwei Augen. Durch den Einsatz mehrerer lokalisierter Klangquellen als Soundscape entsteht eine augmentierte auditive Realität, die die physische Realität erweitert. Die Position und Navigation des Nutzers wird durch binaurale Lautstärkenmodulation (die Lautstärke nimmt bei abnehmender Distanz zur Quelle zu) und Stereopanning mit Laufzeitmodulation (die Richtung wird über ein Stereosignal auf beiden Ohren räumlich links-rechts-vorne verortet) interaktiv und kybernetisch beeinflusst. Die Nutzer navigieren — durch ihr Interesse an den hörbaren virtuellen Klangquellen geleitet — durch einen dynamisch erzeugten, dreidimensionalen akustischen Raum, der gleichzeitig ein virtueller und kybernetischer Raum ist, da die Repräsentation der Klänge an die Bewegung und Ausrichtung der Nutzer im Raum angepasst wird. Diese Arbeit untersucht, ob die Bewegung von Menschen durch (virtuelle) Klänge beeinflusst werden kann und wie groß oder messbar dieser Einfluss ist. Dabei können nicht alle künstlerischen, architektonischen und philosophischen Fragen im Rahmen der vorliegenden Schrift erörtert werden, obwohl sie dennoch als raumtheoretische Fragestellung von Interesse sind. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit liegt in der Erforschung, ob richtungsgebundene Stereofonie einen relevanten Beitrag zur menschlichen Navigation, hauptsächlich zu Fuß, in urbanen Gebieten — vorwiegend im Außenraum — leisten kann. Der erste Teil gliedert sich in »Raum und Klang«, es werden raumtheoretische Überlegungen zur menschlichen Bewegung im Raum, Raumvorstellungen, räumliche Klänge und Klangwahrnehmung sowie die Entwicklung stereofoner Apparaturen und Aspekte der Augmented Audio Reality besprochen. Im zweiten Teil werden drei Demonstratoren als Anwendungsszenarien und drei Evaluierungen im Außenraum vorgestellt. Die Tests untersuchen, ob sich das Verfahren zur Navigation für Fußgänger eignet und inwieweit eine Einflussnahme auf das Bewegungsverhalten von Nutzern getroffen werden kann. Die Auswertungen der Tests zeigen, dass sich stereofone Klänge grundsätzlich als Navigationssystem eignen, da eine große Mehrzahl der Teilnehmer die akustisch markierten Ziele leicht gefunden hat. Ebenso zeigt sich ein klarer Einfluss auf die Bewegungsmuster, allerdings ist dieser abhängig von individuellen Interessen und Vorlieben. Abschließend werden die Ergebnisse der Untersuchungen im Kontext der vorgestellten Theorien diskutiert und die Potenziale stereofoner Anwendungen in einem Ausblick behandelt. Bei der Gestaltung, Erzeugung und Anwendung mobiler Systeme sind unterschiedliche mentale und räumliche Modelle und Vorstellungen der Entwickler und Anwender zu beachten. Da eine umfassende transdisziplinäre Betrachtung klare Begrifflichkeiten erfordert, werden Argumente für ein raumtheoretisches Vokabular diskutiert. Diese sind für einen gestalterischen Einsatz von richtungsgebundener Stereofonie — besonders im Kontext mobiler Navigation durch akustisch augmentierte Räume — äußerst relevant.
Das spekulative Handbuch bietet vielfältige Techniken für ein radikales Lernen und Vermitteln. Es umfasst konkrete Anleitungen, Erfahrungen und theoretische Überlegungen. Die Texte beteiligen sich an der Konzeption einer Vermittlung, die das gemeinsame Experimentieren (wieder) einführt.
Im Seminarraum, in Workshops, auf Festivals, in Fluren, Parks und der Stadt finden Lernen und Verlernen statt. Texte und Anleitungen u. a. zu: Filmessays, Collagen, Banküberfällen, der Universität der Toten, wildem Schreiben, konzeptuellem speed Dating, neurodiversem Lernen, Format-Denken, dem Theater der Sorge, dem Schreiblabor, dem Körperstreik.
Why isn't Google welcome in Kreuzberg? Social movement and the effects of Internet on urban space
(2020)
Advances in information and communication technologies such as the Internet have driven a great transformation in the interactions between individuals and the urban environment. As the use of the Internet in cities becomes more intense and diverse, there is also a restructuring of urban space, which is experienced by groups in society in various ways, according to the specificity of each context. Accordingly, large Internet companies have emerged as new players in the processes of urbanization, either through partnerships with the public administration or through various services offered directly to urban residents. Once these corporations are key actors in the digitalization of urban services, their operations can affect the patterns of urban inequality and generate a series of new struggles over the production of space. Interested in analyzing this phenomena from the perspective of civil society, the present Master Thesis examined a social movement that prevented Google to settle a new startup campus in the district of Kreuzberg, in Berlin. By asking why Google was not welcome in that context, this study also sought to understand how internet, as well as its main operators, has affected everyday life in the city. Thus, besides analyzing the movement, I investigated the particularities of the urban context where it arose and the elements that distinguish the mobilization’s opponent. In pursuit of an interdisciplinary approach, I analyzed and discussed the results of empirical research in dialogue with critical theories in the fields of urban studies and the Internet, with emphasis on Castells' definitions of urban social movements and network society (1983, 2009, 2015), Couldry's and Mejias' (2019) idea of data colonialism, Lefèbvre's (1991, 1996) concepts of abstract space and the right to the city, as well as Zuboff's (2019) theory of surveillance capitalism. The case at hand has exposed that Google plays a prominent role in the way the Internet has been developed and deployed in cities. From the perspective accessed, the current appropriation of Internet technologies has been detrimental to individual autonomy and has contributed to intensifying existing inequalities in the city. The alternative vision to this relies mainly on the promotion of decentralized solidarity networks.
In this research, an attempt was made to reduce the dimension of wavelet-ANFIS/ANN (artificial neural network/adaptive neuro-fuzzy inference system) models toward reliable forecasts as well as to decrease computational cost. In this regard, the principal component analysis was performed on the input time series decomposed by a discrete wavelet transform to feed the ANN/ANFIS models. The models were applied for dissolved oxygen (DO) forecasting in rivers which is an important variable affecting aquatic life and water quality. The current values of DO, water surface temperature, salinity, and turbidity have been considered as the input variable to forecast DO in a three-time step further. The results of the study revealed that PCA can be employed as a powerful tool for dimension reduction of input variables and also to detect inter-correlation of input variables. Results of the PCA-wavelet-ANN models are compared with those obtained from wavelet-ANN models while the earlier one has the advantage of less computational time than the later models. Dealing with ANFIS models, PCA is more beneficial to avoid wavelet-ANFIS models creating too many rules which deteriorate the efficiency of the ANFIS models. Moreover, manipulating the wavelet-ANFIS models utilizing PCA leads to a significant decreasing in computational time. Finally, it was found that the PCA-wavelet-ANN/ANFIS models can provide reliable forecasts of dissolved oxygen as an important water quality indicator in rivers.
For this paper, the problem of energy/voltage management in photovoltaic (PV)/battery systems was studied, and a new fractional-order control system on basis of type-3 (T3) fuzzy logic systems (FLSs) was developed. New fractional-order learning rules are derived for tuning of T3-FLSs such that the stability is ensured. In addition, using fractional-order calculus, the robustness was studied versus dynamic uncertainties, perturbation of irradiation, and temperature and abruptly faults in output loads, and, subsequently, new compensators were proposed. In several examinations under difficult operation conditions, such as random temperature, variable irradiation, and abrupt changes in output load, the capability of the schemed controller was verified. In addition, in comparison with other methods, such as proportional-derivative-integral (PID), sliding mode controller (SMC), passivity-based control systems (PBC), and linear quadratic regulator (LQR), the superiority of the suggested method was demonstrated.
In this study, a new approach to basis of intelligent systems and machine learning algorithms is introduced for solving singular multi-pantograph differential equations (SMDEs). For the first time, a type-2 fuzzy logic based approach is formulated to find an approximated solution. The rules of the suggested type-2 fuzzy logic system (T2-FLS) are optimized by the square root cubature Kalman filter (SCKF) such that the proposed fineness function to be minimized. Furthermore, the stability and boundedness of the estimation error is proved by novel approach on basis of Lyapunov theorem. The accuracy and robustness of the suggested algorithm is verified by several statistical examinations. It is shown that the suggested method results in an accurate solution with rapid convergence and a lower computational cost.
This research aims to model soil temperature (ST) using machine learning models of multilayer perceptron (MLP) algorithm and support vector machine (SVM) in hybrid form with the Firefly optimization algorithm, i.e. MLP-FFA and SVM-FFA. In the current study, measured ST and meteorological parameters of Tabriz and Ahar weather stations in a period of 2013–2015 are used for training and testing of the studied models with one and two days as a delay. To ascertain conclusive results for validation of the proposed hybrid models, the error metrics are benchmarked in an independent testing period. Moreover, Taylor diagrams utilized for that purpose. Obtained results showed that, in a case of one day delay, except in predicting ST at 5 cm below the soil surface (ST5cm) at Tabriz station, MLP-FFA produced superior results compared with MLP, SVM, and SVM-FFA models. However, for two days delay, MLP-FFA indicated increased accuracy in predicting ST5cm and ST 20cm of Tabriz station and ST10cm of Ahar station in comparison with SVM-FFA. Additionally, for all of the prescribed models, the performance of the MLP-FFA and SVM-FFA hybrid models in the testing phase was found to be meaningfully superior to the classical MLP and SVM models.
Pressure fluctuations beneath hydraulic jumps potentially endanger the stability of stilling basins. This paper deals with the mathematical modeling of the results of laboratory-scale experiments to estimate the extreme pressures. Experiments were carried out on a smooth stilling basin underneath free hydraulic jumps downstream of an Ogee spillway. From the probability distribution of measured instantaneous pressures, pressures with different probabilities could be determined. It was verified that maximum pressure fluctuations, and the negative pressures, are located at the positions near the spillway toe. Also, minimum pressure fluctuations are located at the downstream of hydraulic jumps. It was possible to assess the cumulative curves of pressure data related to the characteristic points along the basin, and different Froude numbers. To benchmark the results, the dimensionless forms of statistical parameters include mean pressures (P*m), the standard deviations of pressure fluctuations (σ*X), pressures with different non-exceedance probabilities (P*k%), and the statistical coefficient of the probability distribution (Nk%) were assessed. It was found that an existing method can be used to interpret the present data, and pressure distribution in similar conditions, by using a new second-order fractional relationships for σ*X, and Nk%. The values of the Nk% coefficient indicated a single mean value for each probability.
In dieser Untersuchung wird eine Geschichte von Problemen der Gleichzeitigkeit zwischen Sehen und Hören, beziehungsweise der Synchronität von Bild und Ton, bis zur Entstehung des Tonfilms rekonstruiert. Dabei werden Linien gezogen zwischen diskursiven Konfigurationen und medialen Anordnungen, in denen das Verhältnis von Sehen und Hören oder Bild und Ton als zeitliches erscheint – in denen Sehen und Hören, Bild und Ton zwischen Mannigfaltigkeit und Einheit verschmelzen, auseinanderfallen, interagieren, redundant oder spezifisch werden, einander ergänzen, dominieren, verfehlen verdrängen, aufspalten…
Tonfilm ist in der Kinogeschichte eben nicht nur eine Ergänzung. Vielmehr ähnelt er dem Auftritt eines Gespensts, das das Wissen und die Techniken der Trennung der Sinne schon länger, vielleicht schon immer begleitet hatte. Das Auftreten des Tonfilms ist auch überhaupt früher Anlass eines weitreichenden Diskurses darüber, was Audiovision eigentlich sein könnte und sollte. Noch allgemeiner könnte auch davon gesprochen werden, dass Tonfilm eins der ersten großen Projekte der Konvergenz technischer Medien ist, die heute – besonders angesichts des Computers – als entscheidender Aspekt von Mediengeschichte erscheint.
Die Linien der Probleme von Gleichzeitigkeit/Ungleichzeitigkeit an den Schnittstellen von Wissen, Technik und Ästhetik werden insbesondere durch drei Felder hindurch nachgezeichnet:
1) Die Geschichte von Intermodalität in Bezug auf die Frage nach Gleichzeitigkeit und Ungleichzeitigkeit als Problem und Gegenstand von Wissenschaft seit dem 19. Jahrhundert, vornehmlich in zwei Gebieten: Als Fehlerquelle im astronomischen Observatorium bei der Messung, Feststellung und Vereinheitlichung von Raum und Zeit, die auf individuelle Abweichungen Intermodaler Wahrnehmung verweist und als Problem der „persönlichen Gleichung“ weit über die Astronomie hinaus Karriere macht. Als heiße Zone wahrnehmungspsychologischer Experimente und ihrer Apparate seit der Mitte des 19. Jahrhunderts, die mit dem Konzept der „Komplikation“ Fragen nach einer Synthese der Sinneswahrnehmungen und damit letztlich nach der Selbstgegenwart des Menschen stellt.
2) Eine Technikgeschichte des Problems auditive und visuelle Zeitmedien – wie Phonograph und Film – zu koppeln, zu synchronisieren. Darin eskalieren zwei zeitkritische Relationen: Einerseits zwischen diskreter, intermittierender Bewegung des Films und stetiger, kontinuierlicher Bewegung des Phonographen, andererseits in Bezug darauf, an welcher Stelle – wo und wann – audiovisuelle Gegenwart des Kinos ensteht; oder auch verfehlt wird.
3) Eine Geschichte von Filmtheorie und -ästhetik, in der sich mit der Durchsetzung des Tonfilms um 1930 die Frage stellt, was dieses neue Medium sei und was damit zu tun. Diese Verhandlungen spannen sich zwischen dem formulierten Ziel einer spezifischen Illusion oder Präsenz von Tonfilm durch Synchronität auf der einen Seite und der sich aus dem Verdacht des Betrugs durch Synchronität ergebenden Forderung nach „Asynchronismus“ als kritischer Methode auf der anderen Seite auf.
Ausgehend von der These, dass im 19. Jahrhundert die Sinne aufgeteilt werden, dann wird in diesen Anordnungen an irgendeiner Stelle Heterogenes gleichzeitig passieren. An welcher Stelle? Und was bedeuten diese (Un-)Gleichzeitigkeiten? Was dabei - sehr allgemein gesprochen - auf dem Spiel steht, sind Möglichkeiten einer audiovisuell geteilten – getrennten oder gemeinsamen - Welt und Gegenwart.
Hydrological drought forecasting plays a substantial role in water resources management. Hydrological drought highly affects the water allocation and hydropower generation. In this research, short term hydrological drought forecasted based on the hybridized of novel nature-inspired optimization algorithms and Artificial Neural Networks (ANN). For this purpose, the Standardized Hydrological Drought Index (SHDI) and the Standardized Precipitation Index (SPI) were calculated in one, three, and six aggregated months. Then, three states where proposed for SHDI forecasting, and 36 input-output combinations were extracted based on the cross-correlation analysis. In the next step, newly proposed optimization algorithms, including Grasshopper Optimization Algorithm (GOA), Salp Swarm algorithm (SSA), Biogeography-based optimization (BBO), and Particle Swarm Optimization (PSO) hybridized with the ANN were utilized for SHDI forecasting and the results compared to the conventional ANN. Results indicated that the hybridized model outperformed compared to the conventional ANN. PSO performed better than the other optimization algorithms. The best models forecasted SHDI1 with R2 = 0.68 and RMSE = 0.58, SHDI3 with R 2 = 0.81 and RMSE = 0.45 and SHDI6 with R 2 = 0.82 and RMSE = 0.40.
Calculating hydrocarbon components solubility of natural gases is known as one of the important issues for operational works in petroleum and chemical engineering. In this work, a novel solubility estimation tool has been proposed for hydrocarbon gases—including methane, ethane, propane, and butane—in aqueous electrolyte solutions based on extreme learning machine (ELM) algorithm. Comparing the ELM outputs with a comprehensive real databank which has 1175 solubility points yielded R-squared values of 0.985 and 0.987 for training and testing phases respectively. Furthermore, the visual comparison of estimated and actual hydrocarbon solubility led to confirm the ability of proposed solubility model. Additionally, sensitivity analysis has been employed on the input variables of model to identify their impacts on hydrocarbon solubility. Such a comprehensive and reliable study can help engineers and scientists to successfully determine the important thermodynamic properties, which are key factors in optimizing and designing different industrial units such as refineries and petrochemical plants.
Das Buch greift die enge Verknüpfung von Industrialisierung und Urbanisierung auf, die in den letzten gut 250 Jahren Europas Städte und ihre Stadtbaugeschichte maßgeblich geprägt hat. Damit stellen sich auch vielfältige Fragen und Aufgaben für die Denkmalpflege.
Die Habilitationsschrift leistet einen Beitrag, um die stadtbaugeschichtlichen und stadtbildprägenden Werte historischer Industriekomplexe zu erkennen und zu erhalten. Wie können wir die industriellen Stadtlandschaften erfassen? Wie gestalten wir Umnutzungen und Konversionen denkmalgerecht und beziehen im Rahmen eines Heritage-Managements Aspekte der nachhaltigen Stadtentwicklung ein?
Das Buch greift die enge Verknüpfung von Industrialisierung und
Urbanisierung auf, die in den letzten gut 250 Jahren Europas Städte und ihre Stadtbaugeschichte maßgeblich geprägt hat. Damit stellen sich auch vielfältige Fragen und Aufgaben für die Denkmalpflege.
Die Habilitationsschrift leistet einen Beitrag, um die stadtbaugeschichtlichen und stadtbildprägenden Werte historischer Industriekomplexe zu erkennen und zu erhalten. Wie können wir die industriellen Stadtlandschaften erfassen? Wie gestalten wir Umnutzungen und Konversionen denkmalgerecht und beziehen im Rahmen eines Heritage-Managements Aspekte der nachhaltigen Stadtentwicklung ein?
Self-healing materials have recently become more popular due to their capability to autonomously and autogenously repair the damage in cementitious materials. The concept of self-healing gives the damaged material the ability to recover its stiffness. This gives a difference in comparing with a material that is not subjected to healing. Once this material is damaged, it cannot sustain loading due to the stiffness degradation. Numerical modeling of self-healing materials is still in its infancy. Multiple experimental researches were conducted in literature to describe the behavior of self-healing of cementitious materials. However, few numerical investigations were undertaken.
The thesis presents an analytical framework of self-healing and super healing materials based on continuum damage-healing mechanics. Through this framework, we aim to describe the recovery and strengthening of material stiffness and strength. A simple damage healing law is proposed and applied on concrete material. The proposed damage-healing law is based on a new time-dependent healing variable. The damage-healing model is applied on isotropic concrete material at the macroscale under tensile load. Both autonomous and autogenous self-healing mechanisms are simulated under different loading conditions. These two mechanisms are denoted in the present work by coupled and uncoupled self-healing mechanisms, respectively. We assume in the coupled self-healing that the healing occurs at the same time with damage evolution, while we assume in the uncoupled self-healing that the healing occurs when the material is deformed and subjected to a rest period (damage is constant). In order to describe both coupled and uncoupled healing mechanisms, a one-dimensional element is subjected to different types of loading history.
In the same context, derivation of nonlinear self-healing theory is given, and comparison of linear and nonlinear damage-healing models is carried out using both coupled and uncoupled self-healing mechanisms. The nonlinear healing theory includes generalized nonlinear and quadratic healing models. The healing efficiency is studied by varying the values of the healing rest period and the parameter describing the material characteristics. In addition, theoretical formulation of different self-healing variables is presented for both isotropic and anisotropic maerials. The healing variables are defined based on the recovery in elastic modulus, shear modulus, Poisson's ratio, and bulk modulus. The evolution of the healing variable calculated based on cross-section as function of the healing variable calculated based on elastic stiffness is presented in both hypotheses of elastic strain equivalence and elastic energy equivalence. The components of the fourth-rank healing tensor are also obtained in the case of isotropic elasticity, plane stress and plane strain.
Recent research revealed that self-healing presents a crucial solution also for the strengthening of the materials. This new concept has been termed ``Super Healing``. Once the stiffness of the material is recovered, further healing can result as a strengthening material. In the present thesis, new theory of super healing materials is defined in isotropic and anisotropic cases using sound mathematical and mechanical principles which are applied in linear and nonlinear super healing theories. Additionally, the link of the proposed theory with the theory of undamageable materials is outlined. In order to describe the super healing efficiency in linear and nonlinear theories, the ratio of effective stress to nominal stress is calculated as function of the super healing variable. In addition, the hypotheses of elastic strain and elastic energy equivalence are applied. In the same context, new super healing matrix in plane strain is proposed based on continuum damage-healing mechanics.
In the present work, we also focus on numerical modeling of impact behavior of reinforced concrete slabs using the commercial finite element package Abaqus/Explicit. Plain and reinforced concrete slabs of unconfined compressive strength 41 MPa are simulated under impact of ogive-nosed hard projectile. The constitutive material modeling of the concrete and steel reinforcement bars is performed using the Johnson-Holmquist-2 damage and the Johnson-Cook plasticity material models, respectively. Damage diameters and residual velocities obtained by the numerical model are compared with the experimental results and effect of steel reinforcement and projectile diameter is studied.
This paper reports the formation and structure of fast setting geopolymers activated by using three sodium silicate solutions with different modules (1.6, 2.0 and 2.4) and a berlinite-type aluminum orthophosphate. By varying the concentration of the aluminum orthophosphate, different Si/Al-ratios were established (6, 3 and 2). Reaction kinetics of binders were determined by isothermal calorimetric measurements at 20 °C. X-ray diffraction analysis as well as nuclear magnetic resonance (NMR) measurements were performed on binders to determine differences in structure by varying the alkalinity of the sodium silicate solutions and the Si/Al-ratio. The calorimetric results indicated that the higher the alkalinity of the sodium silicate solution, the higher the solubility and degree of conversion of the aluminum orthophosphate. The results of X-ray diffraction and Rietveldt analysis, as well as the NMR measurements, confirmed the assumption of the calorimetric experiments that first the aluminum orthophosphate was dissolved and then a polycondensation to an amorphous aluminosilicate network occurred. The different amounts of amorphous phases formed as a function of the alkalinity of the sodium silicate solution, indicate that tetrahydroxoaluminate species were formed during the dissolution of the aluminum orthophosphate, which reduce the pH value. This led to no further dissolution of the aluminum orthophosphate, which remained unreacted.
Unmanned aircraft systems (UAS) show large potential for the construction industry. Their use in condition assessment has increased significantly, due to technological and computational progress. UAS play a crucial role in developing a digital maintenance strategy for infrastructure, saving cost and effort, while increasing safety and reliability. Part of that strategy are automated visual UAS inspections of the building’s condition. The resulting images can automatically be analyzed to identify and localize damages to the structure that have to be monitored. Further interest in parts of a structure can arise from events like accidents or collisions. Areas of low interest exist, where low resolution monitoring is sufficient.
From different requirements for resolution, different levels of detail can be derived. They require special image acquisition parameters that differ mainly in the distance between camera and structure. Areas with a higher level of detail require a smaller distance to the object, producing more images. This work proposes a multi-scale flight path planning procedure, enabling higher resolution requirements for areas of special interest, while reducing the number of required images to a minimum. Careful selection of the camera positions maintains the complete coverage of the structure, while achieving the required resolution in all areas. The result is an efficient UAS inspection, reducing effort for the maintenance of infrastructure.
A complex artistic research on the theme of cultural heritage and (neo)colonial processes of material and immaterial expropriation. Starting from the encounter with a phonographic relic at the Berliner Phonogramm-Archiv, the artist embarks on a journey to her own roots embodied in the practice of the Afro-Brazilian religion Candomblé. In the form of a theoretical treatise, an archive (photos, diagrams, maps, newspaper clippings, letters, documents), as well as a sound performance in the public space of the city of Weimar, several theoretical and performative elements are brought together in this transmedia artistic research that proposes a true decolonial practice.
In recent years, substantial attention has been devoted to thermoelastic multifield problems and their numerical analysis. Thermoelasticity is one of the important categories of multifield problems which deals with the effect of mechanical and thermal disturbances on an elastic body. In other words, thermoelasticity encompasses the phenomena that describe the elastic and thermal behavior of solids and their interactions under thermo-mechanical loadings. Since providing an analytical solution for general coupled thermoelasticity problems is mathematically complicated, the development of alternative numerical solution techniques seems essential.
Due to the nature of numerical analysis methods, presence of error in results is inevitable, therefore in any numerical simulation, the main concern is the accuracy of the approximation. There are different error estimation (EE) methods to assess the overall quality of numerical approximation. In many real-life numerical simulations, not only the overall error, but also the local error or error in a particular quantity of interest is of main interest. The error estimation techniques which are developed to evaluate the error in the quantity of interest are known as “goal-oriented” error estimation (GOEE) methods.
This project, for the first time, investigates the classical a posteriori error estimation and goal-oriented a posteriori error estimation in 2D/3D thermoelasticity problems. Generally, the a posteriori error estimation techniques can be categorized into two major branches of recovery-based and residual-based error estimators. In this research, application of both recovery- and residual-based error estimators in thermoelasticity are studied. Moreover, in order to reduce the error in the quantity of interest efficiently and optimally in 2D and 3D thermoelastic problems, goal-oriented adaptive mesh refinement is performed.
As the first application category, the error estimation in classical Thermoelasticity (CTE) is investigated. In the first step, a rh-adaptive thermo-mechanical formulation based on goal-oriented error estimation is proposed.The developed goal-oriented error estimation relies on different stress recovery techniques, i.e., the superconvergent patch recovery (SPR), L2-projection patch recovery (L2-PR), and weighted superconvergent patch recovery (WSPR). Moreover, a new adaptive refinement strategy (ARS) is presented that minimizes the error in a quantity of interest and refines the discretization such that the error is equally distributed in the refined mesh. The method is validated by numerous numerical examples where an analytical solution or reference solution is available.
After investigating error estimation in classical thermoelasticity and evaluating the quality of presented error estimators, we extended the application of the developed goal-oriented error estimation and the associated adaptive refinement technique to the classical fully coupled dynamic thermoelasticity. In this part, we present an adaptive method for coupled dynamic thermoelasticity problems based on goal-oriented error estimation. We use dimensionless variables in the finite element formulation and for the time integration we employ the acceleration-based Newmark-_ method. In this part, the SPR, L2-PR, and WSPR recovery methods are exploited to estimate the error in the quantity of interest (QoI). By using
adaptive refinement in space, the error in the quantity of interest is minimized. Therefore, the discretization is refined such that the error is equally distributed in the refined mesh. We demonstrate the efficiency of this method by numerous numerical examples.
After studying the recovery-based error estimators, we investigated the residual-based error estimation in thermoelasticity. In the last part of this research, we present a 3D adaptive method for thermoelastic problems based on goal-oriented error estimation where the error is measured with respect to a pointwise quantity of interest. We developed a method for a posteriori error estimation and mesh adaptation based on dual weighted residual (DWR) method relying on the duality principles and consisting of an adjoint problem solution. Here, we consider the application of the derived estimator and mesh refinement to two-/three-dimensional (2D/3D) thermo-mechanical multifield problems. In this study, the goal is considered to be given by singular pointwise functions, such as the point value or point value derivative at a specific point of interest (PoI). An adaptive algorithm has been adopted to refine the mesh to minimize the goal in the quantity of interest.
The mesh adaptivity procedure based on the DWR method is performed by adaptive local h-refinement/coarsening with allowed hanging nodes. According to the proposed DWR method, the error contribution of each element is evaluated. In the refinement process, the contribution of each element to the goal error is considered as the mesh refinement criterion.
In this study, we substantiate the accuracy and performance of this method by several numerical examples with available analytical solutions. Here, 2D and 3D problems under thermo-mechanical loadings are considered as benchmark problems. To show how accurately the derived estimator captures the exact error in the evaluation of the pointwise quantity of interest, in all examples, considering the analytical solutions, the goal error effectivity index as a standard measure of the quality of an estimator is calculated. Moreover, in order to demonstrate the efficiency of the proposed method and show the optimal behavior of the employed refinement method, the results of different conventional error estimators and refinement techniques (e.g., global uniform refinement, Kelly, and weighted Kelly techniques) are used for comparison.
Abstract In the first part of this research, the utilization of tuned mass dampers in the vibration control of tall buildings during earthquake excitations is studied. The main issues such as optimizing the parameters of the dampers and studying the effects of frequency content of the target earthquakes are addressed.
Abstract The non-dominated sorting genetic algorithm method is improved by upgrading generic operators, and is utilized to develop a framework for determining the optimum placement and parameters of dampers in tall buildings. A case study is presented in which the optimal placement and properties of dampers are determined for a model of a tall building under different earthquake excitations through computer simulations.
Abstract In the second part, a novel framework for the brain learning-based intelligent seismic control of smart structures is developed. In this approach, a deep neural network learns how to improve structural responses during earthquake excitations using feedback control.
Abstract Reinforcement learning method is improved and utilized to develop a framework for training the deep neural network as an intelligent controller. The efficiency of the developed framework is examined through two case studies including a single-degree-of-freedom system and a high-rise building under different earthquake excitation records.
Abstract The results show that the controller gradually develops an optimum control policy to reduce the vibrations of a structure under an earthquake excitation through a cyclical process of actions and observations.
Abstract It is shown that the controller efficiently improves the structural responses under new earthquake excitations for which it was not trained. Moreover, it is shown that the controller has a stable performance under uncertainties.
Die Mahlung als Zerkleinerungsprozess stellt seit den Anfängen der Menschheit eine der wichtigsten Verarbeitungsformen von Materialien aller Art dar - von der Getreidemahlung, über das Aufschließen von Heilkräutern in Mörsern bis hin zur Herstellung von Tonern für Drucker und Kopierer. Besonders die Zementmahlung ist in modernen Gesellschaften sowohl ein wirtschaftlicher als auch ein ökologischer Faktor. Mehr als zwei Drittel der elektrischen Energie der Zementproduktion werden für Rohmehl- und Klinker- bzw. Kompositmaterialmahlung verbraucht. Dies ist nur ein Grund, warum der Mahlprozess zunehmend in den Fokus vieler Forschungs- und Entwicklungsvorhaben rückt. Die Komplexität der Zementmahlung steigt im zunehmenden Maße an. Die simple „Mahlung auf Zementfeinheit“ ist seit langem obsolet. Zemente werden maßgeschneidert, mit verschiedensten Kombinationsprodukten, getrennt oder gemeinsam, in unterschiedlichen Mahlaggregaten oder mit ganz neuen Ansätzen gefertigt. Darüber hinaus gewinnt auch der Sektor des Baustoffrecyclings, mit allen damit verbundenen Herausforderungen, immer mehr an Bedeutung. Bei der Fragestellung, wie der Mahlprozess einerseits leistungsfähige Produkte erzeugen kann und andererseits die zunehmenden Anforderungen an Nachhaltigkeit erfüllt, steht das Mahlaggregat im Mittelpunkt der Betrachtungen. Dementsprechend gliedert sich, neben einer eingehenden Literaturrecherche zum Wissensstand, die vorliegende Arbeit in zwei übergeordnete Teile:
Im ersten Teil werden Untersuchungen an konventionellen Mahlaggregaten mit in der Zementindustrie verwendeten Kernprodukten wie Portlandzementklinker, Kalkstein, Flugasche und Hüttensand angestellt. Um eine möglichst effektive Mahlung von Zement und Kompositmaterialien zu gewährleisten, ist es wichtig, die Auswirkung von Mühlenparametern zu kennen. Hierfür wurde eine umfangreiche Versuchsmatrix aufgestellt und
abgearbeitet. Das Spektrum der Analysemethoden war ebenfalls umfangreich und wurde sowohl auf die gemahlenen Materialien als auch auf die daraus hergestellten Zemente und Betone angewendet. Es konnte gezeigt werden, dass vor allem die Unterscheidung zwischen Mahlkörpermühlen und mahlkörperlosen Mühlen entscheidenden Einfluss auf die Granulometrie und somit auch auf die Zementperformance hat. Besonders stark wurden die Verarbeitungseigenschaften, insbesondere der Wasseranspruch und damit auch das Porengefüge und schließlich Druckfestigkeiten sowie Dauerhaftigkeitseigenschaften der aus diesen Zementen hergestellten Betone, beeinflusst. Bei Untersuchungen zur gemeinsamen Mahlung von Kalkstein und Klinker führten ungünstige Anreicherungseffekte des gut mahlbaren Kalksteins sowie tonigen Nebenbestandteilen zu einer schlechteren Performance in allen Zementprüfungen.
Der zweite Teil widmet sich der Hochenergiemahlung. Die dahinterstehende Technik wird seit Jahrzehnten in anderen Wirtschaftsbranchen, wie der Pharmazie, Biologie oder auch Lebensmittelindustrie angewendet und ist seit einiger Zeit auch in der Zementforschung anzutreffen. Beispielhaft seien hier die Planeten- und Rührwerkskugelmühle als Vertreter genannt. Neben grundlegenden Untersuchungen an Zementklinker
und konventionellen Kompositmaterialien wie Hüttensand und Kalkstein wurde auch die Haupt-Zementklinkerphase Alit untersucht. Die Hochenergiemahlung von konventionellen Kompositmaterialien generierte zusätzliche Reaktivität bei gleicher Granulometrie gegenüber der herkömmlichen Mahlung. Dies wurde vor allem bei per se reaktivem Zementklinker als auch bei latent-hydraulischem Hüttensand beobachtet. Gemahlene Flugaschen konnten nur im geringen Maße weiter aktiviert werden. Der generelle Einfluss von Oberflächenvergrößerung, Strukturdefekten und Relaxationseffekten eines Mahlproduktes wurden eingehend untersucht und gewichtet. Die Ergebnisse bei der Hochenergiemahlung von Alit zeigten, dass die durch Mahlung eingebrachten Strukturdefekte eine Erhöhung der Reaktivität zur Folge haben. Hierbei konnte festgestellt werden, das maßgeblich Oberflächendefekte, strukturelle (Volumen-)defekte und als Konterpart Selbstheilungseffekte die reaktivitätsbestimmenden Faktoren sind. Weiterhin wurden Versuche zur Mahlung von Altbetonbrechsand durchgeführt. Im Speziellen wurde untersucht, inwieweit eine Rückführung von Altbetonbrechsand, als unverwertbarer Teil des Betonbruchs, in Form eines Zement-Kompositmaterials in den Baustoffkreislauf möglich ist. Die hierfür verwendete Mahltechnik umfasst sowohl konventionelle Mühlen als auch Hochenergiemühlen. Es wurden Kompositzemente mit variiertem Recyclingmaterialanteil hergestellt und auf grundlegende Eigenschaften untersucht. Zur Bewertung der Produktqualität wurde der sogenannte „Aktivierungskoeffizient“ eingeführt. Es stellte sich heraus, dass die Rückführung von Altbetonbrechsand als potentielles Kompositmaterial wesentlich vom Anteil des Zementsteins abhängt. So konnte beispielsweise reiner Zementstein als aufgemahlenes Kompositmaterial eine bessere Performance gegenüber dem mit Gesteinskörnung beaufschlagtem Altbetonbrechsand ausweisen. Bezogen auf die gemessenen Hydratationswärmen und Druckfestigkeiten nahm der Aktivierungskoeffzient mit fallendem Abstraktionsgrad ab. Ebenfalls sank der Aktivierungskoeffizient mit steigendem Substitutionsgrad. Als Vergleich wurden dieselben Materialien in konventionellen Mühlen aufbereitet. Die hier erzielten Ergebnisse können teilweise der Hochenergiemahlung als gleichwertig beurteilt werden. Folglich ist bei der Aktivierung von Recyclingmaterialien weniger die Mahltechnik als der Anteil an aktivierbarem Zementstein ausschlaggebend.
When it comes to monitoring of huge structures, main issues are limited time, high costs and how to deal with the big amount of data. In order to reduce and manage them, respectively, methods from the field of optimal design of experiments are useful and supportive. Having optimal experimental designs at hand before conducting any measurements is leading to a highly informative measurement concept, where the sensor positions are optimized according to minimal errors in the structures’ models. For the reduction of computational time a combined approach using Fisher Information Matrix and mean-squared error in a two-step procedure is proposed under the consideration of different error types. The error descriptions contain random/aleatoric and systematic/epistemic portions. Applying this combined approach on a finite element model using artificial acceleration time measurement data with artificially added errors leads to the optimized sensor positions. These findings are compared to results from laboratory experiments on the modeled structure, which is a tower-like structure represented by a hollow pipe as the cantilever beam. Conclusively, the combined approach is leading to a sound experimental design that leads to a good estimate of the structure’s behavior and model parameters without the need of preliminary measurements for model updating.
Der perfekte Bankraub
(2020)
Finanzielle Unabhängigkeit, überleben können, Superheld*in oder Pop-Star sein, Adrenalin-Kick, lebenslange Kompliz*innenschaft und ewige romanti- sche Verbundenheit, Verschwörung, siegreiches Über- listen, Täuschungstechniken – die Fantasien, die sich um die Idee des Bankraubs ranken, sind so verschieden wie die Menschen, die sie haben. Ein Banküberfall ist wahrscheinlich der Traum Vieler, angesichts der zuneh- menden Prekarisierung persönlicher Ökonomien und
– gleichzeitig oder gerade deswegen – ein spektakulari- siertes, fast popkulturelles Ereignis, das in den Medien gut dokumentiert und in unzähligen Filmen illustriert und weitergesponnen wird.
Das Innovationsmanagement von Medienorganisationen unterliegt derzeit erheblichen Veränderungen: Im veränderten Marktumfeld erweisen sich Flexibilität, schnelle Richtungswechsel und Anpassungsfähigkeit als zentral. Darauf muss auch die Medienmanagement-Forschung reagieren: Um die Agilität der gegenwärtigen Unternehmenspraxis valide zu erforschen, ist eine ebenso agile, adaptive Forschung gefordert. Zu diesem Zweck schlägt der Beitrag eine praxistheoretische Perspektive auf das Innovationsmanagement von Medienorganisationen vor. Empirische Forschungsdesigns, die aus einem solchen Zugriff resultieren, werden sowohl hinsichtlich ihrer methodischen Herausforderungen als auch ihres Forschungsprojektmanagements diskutiert. Der Beitrag greift außerdem neue Möglichkeitsräume des wissenschaftlichen Publizierens, des Universitätsmanagements sowie der Forschungsorganisation auf, die praxistheoretisch gegründete, empirische Innovationsforschung in der Medienwirtschaft einfordert.
Im Rahmen der Dissertation wurde ein Toolboxmodell für transdisziplinäres Wasserressourcenmanagement entwickelt. Das Modell liefert den methodischen Rahmen Wasserressourcen nachhaltig und transdisziplinär zu bewirtschaften.
Der Begriff der Nachhaltigkeit und eine Konkretisierung der nachhaltigen Bewirtschaftung globaler Wasserressourcen scheinen unüberschaubar und suggerieren die Forderung nach einer neuen Weltformel. Die globale Bedeutung der Wasserressourcen, die für Regionen spezifischen Besonderheiten des natürlichen Wasserhaushalts und der anthropogenen Nutzung, die Zeitskala und die Kontextualisierung in alle betroffenen und benachbarten Disziplinen deuten auf die Komplexität der Thematik hin. Es wird eine Systematisierung des Planungsprozesses von Wasserressourcen notwendig, anhand derer eine holistische Herangehensweise mit einer Strategieentwicklung für Regionen spezifischer Schwerpunktprobleme erfolgt. Ziel der Arbeit ist die Erarbeitung einer Strategie zur Systematisierung nach diesen Forderungen und die Bereitstellung eines Toolboxmodelles als Planungswerkzeug für das transdisziplinäre Wasserressourcenmanagement.
Das Toolboxmodell stellt den konzeptionellen Rahmen für die Bewirtschaftung von Wasserressourcen mit der Anwendung transdisziplinärer Forschungsmethoden bereit. Wesentliche Herausforderung bei der Anwendung der transdisziplinären Methode sind die Implementierung verschiedener Skalenbereiche, der Umgang mit der Komplexität von Daten, das Bewahren von Transparenz und Objektivität sowie die Ermöglichung eines auf andere Regionen übertragbaren Planungsprozesses.
Die theoretischen Grundlagen naturwissenschaftlicher Forschung zur Nachhaltigkeit haben ihren Ursprung in den biologischen und geographischen Disziplinen. Das Ineinandergreifen naturräumlicher Zusammenhänge und der Einfluss anthropogener Nutzung und technischer Innovationen auf den Naturhaushalt sind Kern der Kausalität übergreifenden Denkens und Verstehens. Mit dem Ansatz des integrierten Wasserressourcenmanagements (IWRM) erfolgt die Berücksichtigung wirtschaftlicher und sozioökonomischer Ziele in den Planungsprozess für ökologisch nachhaltige Wasserwirtschaft. Das Instrument der Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) ist auf eine Gewässerökologie ausgerichtete Richtlinie, welche die Integration verschiedener Interessenvertreter in den Planungsprozess vorsieht. Das Konzept der neuartigen Sanitärsysteme basiert auf Stoffflüssen zwischen konkurrierenden Handlungsbereichen, wie Abfall-, Ressourcen- und Landwirtschaft.
Den integrierten Ansätzen fehlt eine übergeordnete gemeinsame Zielstrategie – eine sogenannte Phase Null. Diese Phase Null – das Lernen aller 7 Zusammenfassung 157 relevanten, konkurrierenden und harmonisierenden Handlungsfelder eines Planungshorizontes wird durch eine transdisziplinäre Perspektive ermöglicht. Während bei der integralen Perspektive eine disziplinorientierte Kooperation im Vordergrund steht, verlangt die transdisziplinäre Perspektive nach einer problemorientierten Kooperation zwischen den Interessenvertretern (Werlen 2015). Die bestehenden Konzepte und Richtlinien für das nachhaltige Management von Wasserressourcen sind etabliert und evaluiert. Der Literatur zur Folge ist eine Weiterentwicklung nach der Perspektive der Transdisziplinarität erforderlich. Das Toolboxmodell für integrales Wasserressourcenmanagement entspricht einem Planungstool bestehend aus Werkzeugen für die Anwendung wissenschaftlicher Methoden. Die Zusammenstellung der Methoden/Werkzeuge erfüllt im Rahmen die Methode transdisziplinärer Forschung. Das Werkzeug zum Aufstellen der relevanten Handlungsfelder umfasst die Charakterisierung eines Untersuchungsgebietes und Planungsrahmens, die kausale Verknüpfung des Bewirtschaftungskonzeptes und konkurrierender sowie sich unterstützender Stakeholder. Mit dem Werkzeug der Kontextualisierung und Indikatorenaufstellung wird eine Methode der stufenweisen und von einer Skala unabhängigen Bewertung des Umweltzustandes für die Zielpriorisierung vorgenommen. Damit wird das Toolboxmodell dem Problem der Komplexität und Datenverfügbarkeit gerecht. Anhand der eingesetzten ABC Methode, werden die Bewertungsgrößen differenziert strukturiert auf verschiedene Skalen und Datenressourcen (A=Ersterkennung,B=Zeigerwerte, C=Modell/Index). Die ABC-Methode ermöglicht die Planung bereits mit unsicherer und lückenhafter Datengrundlage, ist jederzeit erweiterbar und bietet somit eine operative Wissensgenerierung während des Gestaltungsprozesses.
Für das Werkzeug zur Bewertung und Priorisierung wird der Algorithmus der Composite Programmierung angewandt. Diese Methode der Mehrfachzielplanung erfüllt den Anspruch der permanenten Erweiterbarkeit und der transparenten und objektiven Entscheidungsfindung. Die Komplexität des transdisziplinären Wasserressourcenmanagements kann durch die Methode der Composite Programmierung systematisiert werden. Das wesentliche Ergebnis der Arbeit stellt die erfolgreiche Erarbeitung und Anwendung des Tool-boxmodells für das transdisziplinäre Wasserressourcenmanagement im Untersuchungsgebiet Stadt Darkhan in der Mongolei dar. Auf Grund seiner besonderen hydrologischen und strukturellen Situa-tion wird die Relevanz eines nachhaltigen Bewirtschaftungskonzeptes deutlich. Im Rahmen des Querschnittsmoduls des MoMo-Projektes wurde eine für das Toolboxmodell geeignete Datengrundlage erarbeitet. Planungsrelevante Handlungsfelder wurden im Rahmen eines Workshops mit verschiedenen Interessenvertretern erarbeitet. Im Ergebnis dessen wurde die Systematik eines Zielbaumes mit Hauptzielen und untergeordneten Teilzielen als Grundlage der Priorisierung nach den holistischen Anspruch der transdisziplinären Forschung aufgestellt. Für die Messbarkeit, in-wieweit Teilziele erreicht sind oder Handlungsbedarf besteht, wurden Indikatoren erarbeitet. Die Indikatoren-Aufstellung erfolgte exemplarisch für das Handlungsfeld Siedlungswasserwirtschaft in allen Skalen des ABC-Systems. Die im BMBF-MoMo Projekt generierte umfassende Datengrundlage ermöglichte die Anwendung und Evaluierung des Toolboxmodells mit unterschiedlichem quantitativem und qualitativem Dateninput. Verschiedene Kombination von A (Ersterkennung), B (Zeigerwerte) und C (Modell/Index) als Grundlage der Priorisierung mit der Compostite Programmierung ermöglichten die Durchführung und Bewertung des transdisziplinären Planungstools. Die er-mittelten Rangfolgen von Teilzielen mit unterschiedlichen Bewertungsvarianten ergaben ähnliche
Tendenzen. Das ist ein Hinweis dafür, dass für die zukünftige Anwendung des Toolboxmodells die operative Wissensgenerierung, d.h. das schrittweise Hinzufügen neu ermittelter, gesicherterer Daten, funktioniert. Eine schwierige Datenverfügbarkeit oder eine noch im Prozess befindliche wissenschaftliche Analyse sollen keine Hindernisse für eine schrittweise und erweiterbare Zielpriorisierung und Maßnahmenplanung sein. Trotz der Komplexität des transdisziplinären Ansatzes wird durch die Anwendung des Toolboxmodells eine effiziente und zielorientierte Handlungspriorisierung ermöglicht. Die Effizienz wird erreicht durch ressourcenschonende und flexible, Ziel fokussierte Datenermittlung. Zeit und Kosten im Planungsprozess können eingespart werden. Die erzielte Priorisierung von letztlich Handlungsempfehlungen erfolgt individuell auf die Eigenart des Untersuchungsgebietes angepasst, was hinsichtlich seiner Wirkung als erfolgsversprechend gilt.
Der Forschungsgegenstand dieser Arbeit basiert auf einer phänomenologischen Beobachtung internationaler fotografischer Positionen des Selbstportraits, welche seit den 1960er-Jahren verwandte Inhalte, gleichartige bildästhetische Merkmale und ähnliche Prozesse im fotografischen Herstellungsprozess aufweisen. Gemeinsam haben die in dieser Arbeit besprochenen Künstler*innen, dass sich ihre Bildwerdung am eigenen Körper vollzieht und an einen durch Bewegung gekennzeichneten Handlungsablauf geknüpft ist. Die jeweilige Bildsprache weist eine ephemere Ästhetik aus, in welcher inhaltlich sowohl der physische als auch der philosophisch gemeinte Begriff des (Los-)lassens eine Rolle spielt. Die künstlerischen Positionen, die Gegenstand dieser Ph.D.-Arbeit sind, umfassen Arbeiten von Bas Jan Ader (1942 – 1975), Francesca Woodman (1958 – 1981), Bernhard (1937 – 2011) und Anna Blume (*1937), Antoine d’Agata (*1961) und Tom Pope (*1986).
The K-nearest neighbors (KNN) machine learning algorithm is a well-known non-parametric classification method. However, like other traditional data mining methods, applying it on big data comes with computational challenges. Indeed, KNN determines the class of a new sample based on the class of its nearest neighbors; however, identifying the neighbors in a large amount of data imposes a large computational cost so that it is no longer applicable by a single computing machine. One of the proposed techniques to make classification methods applicable on large datasets is pruning. LC-KNN is an improved KNN method which first clusters the data into some smaller partitions using the K-means clustering method; and then applies the KNN for each new sample on the partition which its center is the nearest one. However, because the clusters have different shapes and densities, selection of the appropriate cluster is a challenge. In this paper, an approach has been proposed to improve the pruning phase of the LC-KNN method by taking into account these factors. The proposed approach helps to choose a more appropriate cluster of data for looking for the neighbors, thus, increasing the classification accuracy. The performance of the proposed approach is evaluated on different real datasets. The experimental results show the effectiveness of the proposed approach and its higher classification accuracy and lower time cost in comparison to other recent relevant methods.
In this paper, an artificial neural network is implemented for the sake of predicting the thermal conductivity ratio of TiO2-Al2O3/water nanofluid. TiO2-Al2O3/water in the role of an innovative type of nanofluid was synthesized by the sol–gel method. The results indicated that 1.5 vol.% of nanofluids enhanced the thermal conductivity by up to 25%. It was shown that the heat transfer coefficient was linearly augmented with increasing nanoparticle concentration, but its variation with temperature was nonlinear. It should be noted that the increase in concentration may cause the particles to agglomerate, and then the thermal conductivity is reduced. The increase in temperature also increases the thermal conductivity, due to an increase in the Brownian motion and collision of particles. In this research, for the sake of predicting the thermal conductivity of TiO2-Al2O3/water nanofluid based on volumetric concentration and temperature functions, an artificial neural network is implemented. In this way, for predicting thermal conductivity, SOM (self-organizing map) and BP-LM (Back Propagation-Levenberq-Marquardt) algorithms were used. Based on the results obtained, these algorithms can be considered as an exceptional tool for predicting thermal conductivity. Additionally, the correlation coefficient values were equal to 0.938 and 0.98 when implementing the SOM and BP-LM algorithms, respectively, which is highly acceptable. View Full-Text