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Increasing computational power and the availability of 3D printers provide new tools for the combination of modeling and experimentation. Several simulation tools can be run independently and in parallel, e.g., long running computational fluid dynamics simulations can be accompanied by experiments with 3D printers. Furthermore, results from analytical and data-driven models can be incorporated. However, there are fundamental differences between these modeling approaches: some models, e.g., analytical models, use domain knowledge, whereas data-driven models do not require any information about the underlying processes.
At the same time, data-driven models require input and output data, but analytical models do not. Combining results from models with different input-output structures might improve and accelerate the optimization process. The optimization via multimodel simulation (OMMS) approach, which is able to combine results from these different models, is introduced in this paper.
Using cyclonic dust separators as a real-world simulation problem, the feasibility of this approach is demonstrated and a proof-of-concept is presented. Cyclones are popular devices used to filter dust from the emitted flue gases. They are applied as pre-filters in many industrial processes including energy production and grain processing facilities. Pros and cons of this multimodel optimization approach are discussed and experiences from experiments are presented.
In der vorliegenden Publikation werden die persönliche Zufriedenheit und die Motivation von eingesetzten Helfern des Bevölkerungsschutzes im Hochwassereinsatz 2013 in Deutschland betrachtet. Die Ziele dieser Studie sind eine Analyse der Zufriedenheit mit diesem Einsatz, die Ermittlung von Beeinflussungsfaktoren für die Zufriedenheit und die Bewertung der Auswirkungen auf zukünftige Einsätze. Für die Erreichung dieser Ziele wurden die notwendigen Daten über eine retrospektive Umfrage von November 2013 bis Januar 2014 erhoben, welche über soziale Medien und organisationsinterne Verteiler veröffentlicht wurde und deren Beantwortung auf einer internetgestützten Plattform möglich war. Mittels statistischer Auswertung der Daten kann eine Überprüfung von aufgestellten Thesen in Zusammenhang mit der persönlichen Zufriedenheit und die Analyse von unterschiedlichen Beeinflussungsfaktoren erfolgen. Die Ergebnisse können den Organisationen des Bevölkerungsschutzes als Basis für mögliche Optimierung zukünftiger Einsätze dienen, bilden aber ausschließlich Empfehlungen auf Basis des deutschen Hochwassereinsatzes 2013.
Nach größeren überregionalen und auch kleineren regionalen Schadenereignissen wird wiederholt diskutiert, welche Mechanismen und Maßnahmen erforderlich sind, um die Gesellschaft widerstandsfähiger gegen Naturgefahren (und auch andere Gefahren) zu machen. Diese öffentlich, auf politischer und wissenschaftlicher Ebene geführte Auseinandersetzung führt stets zu einem gewissen Aktionismus, zu unmittelbaren Bekundungen von monetärer Abgeltung der Schäden, und zu Bekenntnissen im Sinne einer erforderlichen nachhaltigeren Schutzstrategie basierend auf dem Risikoansatz. lm Laufe von Wochen und Monaten nach den Ereignissen verebbt diese Diskussion allerdings regelmäßig, nur vereinzelt werden grundlegende Transformationsprozesse im Umgang mit Naturgefahren angestoßen. Vor diesem Hintergrund stellte das 27. Treffen des Arbeitskreises Naturgefahren/ Naturrisiken die Fragen nach dem Zusammenhang zwischen der Rolle von Wissen, Erfahrung und Lernen im Umgang mit gegenwärtigen aber auch zukünftigen Naturgefahren in den Mittelpunkt. Die vorliegende Ausgabe der Schriftenreihe ‚Integrative Risk and Security Research‘ bietet nun, im Rahmen von Fach- sowie Diskussionsbeiträgen, Einblicke in die dort diskutierten Perspektiven und deckt dabei eine Vielzahl von Gefahren und Risiken ab, wie z.B. Überschwemmung, Hitze, Frost- und Brandschaden in der Landwirtschaft, ein mögliches Versagen des Stromnetzes, Erdbeben, Sturmfluten und Lawinen.
Hochschulen initiieren und fördern immer stärker das unternehmerische Denken und Handeln ihrer Studierenden und tragen maßgeblich zu ihrer Qualifizierung als Gründerinnen und Gründer bei. Entrepreneurship Education sowie die Bereitstellung von Einrichtungen und Angeboten für junge Gründerinnen und Gründer spielen eine zentrale Rolle und sollen Innovationen als wissensbasierten Output fördern. Die vorliegende Untersuchung geht der Fragestellung nach, wie Hochschulen am Beispiel der Technischen Hochschule Köln – kurz TH Köln – ihre Studierenden unternehmerische Kompetenzen vermitteln und sie in Bezug auf Gründungsaktivitäten sensibilisieren, mobilisieren und unterstützen können, um so eine Entrepreneruship-Kultur im Zeitablauf zu entwickeln und zu etablieren. Sie bezieht zwei empirische Studien mit ein: eine aktuelle Befragung der Studierenden aus dem Jahre 2019 sowie eine Befragung aus dem Jahre 2016. So lassen sich aktuelle sowie im Zeitablauf vergleichende Aussagen ableiten.
Der vorliegende Artikel beschreibt den hybriden Lehransatz im Modul Empirische Forschungsmethoden, das als Teil des Vertiefungsschwerpunktes Social Computing für Studierende im vierten Fachsemester im Bachelorstudiengang Medieninformatik an der Technischen Hochschule Köln (TH Köln) angeboten wird. Das Modul wurde im Sommersemester 2022 mit Anteilen von Online- und Präsenzlehre durchgeführt und anschließend von den Teilnehmenden mittels einer Umfrage evaluiert. Die Ergebnisse werden ebenfalls vorgestellt und zusammengefasst.
Cyclone Dust Separators are devices often used to filter solid particles from flue gas. Such cyclones are supposed to filter as much solid particles from the carrying gas as possible. At the same time, they should only introduce a minimal pressure loss to the system. Hence, collection efficiency has to be maximized and pressure loss minimized. Both the collection efficiency and pressure loss are heavily influenced by the cyclones geometry. In this paper, we optimize seven geometrical parameters of an analytical cyclone model. Furthermore, noise variables are introduced to the model, representing the non-deterministic structure of the real-world problem. This is used to investigate robustness and sensitivity of solutions. Both the deterministic as well as the stochastic model are optimized with an SMS-EMOA. The SMS-EMOA is compared to a single objective optimization algorithm. For the harder, stochastic optimization problem, a surrogate-model-supported SMS-EMOA is compared against the model-free SMS-EMOA. The model supported approach yields better solutions with the same run-time budget.
Mit dem Sommer 2015 steigt die Zahl der geflüchteten Menschen, die in Deutschland und damit auch in Köln Schutz suchen, stark an. Neu war die Entwicklung jedoch nicht. Bereits seit 2010 verzeichnete die Stadt Köln einen Anstieg der Geflüchtetenzahlen, auf die die Verwaltung und die Stadtgesellschaft jedoch nur langsam reagierten. Die Fakultät für Angewandte Sozialwissenschaften der Technischen Hochschule hatte das Thema bereits im Sommersemester 2014 auf die Agenda gesetzt und sich hochschulintern und -extern mit dem Ansteigen der Flüchtlingszahlen und der Verantwortung von Stadt und Sozialer Arbeit auseinandergesetzt. Durch die hohen Flüchtlingszahlen in 2015 hat diese Debatte neue Bedeutung erhalten.
Ausgehend von den Widersprüchen, in denen professionelle Soziale Arbeit handelt, lautet die zentrale Frage dieser explorativen Studie: Welchen Handlungsspielraum hat die Soziale Arbeit in der Arbeit mit geflüchteten Menschen, die in Gemeinschaftsunterkünften untergebracht sind?
EventDetectR: An efficient Event Detection System (EDS) capable of detecting unexpected water quality conditions. This approach uses multiple algorithms to model the relationship between various multivariate water quality signals. Then the residuals of the models were utilized in constructing the event detection algorithm, which provides a continuous measure of the probability of an event at every time step. The proposed framework was tested for water contamination events with industrial data from automated water quality sensors. The results showed that the framework is reliable with better performance and is highly suitable for event detection.
Data pre-processing is a key research topic in data mining because it plays a
crucial role in improving the accuracy of any data mining algorithm. In most
real world cases, a significant amount of the recorded data is found missing
due to most diverse errors. This loss of data is nearly always unavoidable.
Recovery of missing data plays a vital role in avoiding inaccurate data
mining decisions. Most multivariate imputation methods are not compatible
to univariate datasets and the traditional univariate imputation techniques
become highly biased as the missing data gap increases. With the current
technological advancements abundant data is being captured every second.
Hence, we intend to develop a new algorithm that enables maximum
utilization of the available big datasets for imputation. In this paper, we
present a Seasonal and Trend decomposition using Loess (STL) based
Seasonal Moving Window Algorithm, which is capable of handling patterns
with trend as well as cyclic characteristics. We show that the algorithm is
highly suitable for pre-processing of large datasets.
Im 50. Jubiläumsjahr der TH Köln haben wir uns einem bislang wenig behandelten Thema gewidmet, nämlich der Kunst an den Gebäuden der Technischen Hochschule Köln.
Die TH Köln verfügt als größte Fachhochschule in Deutschland über zwei Standorte in Köln, den Campus Südstadt und den Campus Deutz. Darüber hinaus gibt es zwei weitere Standorte in Gummersbach und Leverkusen. Da sich die künstlerischen Objekte ausschließlich an den Gebäuden innerhalb des Stadtgebiets von Köln befinden, beschränkt sich diese Betrachtung auf die historischen Gebäude des Campus Südstadt sowie auf den maßgeblich in den 1970er Jahren entstandenen Komplex des Campus Deutz.
Die Professionalisierung als Lehrkraft erfordert laut Baumert & Kunter (2013) Kompetenzen in den Bereichen Fachwissen und Fachdidaktik, verbunden mit hoher Reflexionsfähigkeit über eigenes Handeln. Oft erst im Referendariat findet die systematische Verzahnung von Theorie und Praxis statt. Im vorliegenden Beitrag wird beschrieben, wie in der Fachdidaktik Naturwissenschaft und Technik bereits in einem Bachelormodul eine Unterrichtssimulation als Prüfungsform eingesetzt wird. Dabei wird mit Portfolios und Peer-Feedback erprobt, wie sich die Selbstreflexion der Studierenden für ausgewählte fachwissenschaftliche und fachdidaktische Aspekte fördern lässt, um Grundlagen für eine lernendenzentrierte Haltung zu legen.
Der Forschungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Maltechnik von Hans Holbein d. Ä. Die Materialien und deren Verwendung werden dabei im historischen und kunsttechnologischen Kontext der großen Altarwerke des Künstlers um 1500 betrachtet. Methodisch stehen die Auswertung historischer Quellen zur Maltechnik, die kunsttechnologische Untersuchung und materialanalytische Verfahren im Zentrum.
Die extensive Beimischung von geriebenem Glas und Quarz im Farbmaterial Holbeins, die in solch einem Umfang im Material eines nordeuropäischen Künstlers noch nie nachgewiesen werden konnte, ist ein zentrales Thema der Arbeit, genauso wie die eingehende Beschäftigung mit Holbeins Palette und seiner Malerei an sich.
Neben der analytischen Untersuchung der verwendeten Farbmittel und Materialien ist die Auseinandersetzung mit der Unterzeichnung und deren Bildwirkung ein weiteres wichtiges Forschungsthema. Dazu werden die Handzeichnungen des Künstlers hinsichtlich des Stils und der Materialien als Vergleichsmaterial herangezogen.
Die Untersuchung liefert sowohl in Bezug auf die Materialien als auch auf deren Anwendung eine Erweiterung und Vertiefung des Kenntnisstandes zur Maltechnik um 1500 in vielen Bereichen.
Der Forschungsgegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Maltechnik von Hans Holbein d. Ä. Die Materialien und deren Verwendung werden dabei im historischen und kunsttechnologischen Kontext der großen Altarwerke des Künstlers um 1500 betrachtet. Methodisch stehen die Auswertung historischer Quellen zur Maltechnik, die kunsttechnologische Untersuchung und materialanalytische Verfahren im Zentrum. Die extensive Beimischung von geriebenem Glas und Quarz im Farbmaterial Holbeins, die in solch einem Umfang im Material eines nordeuropäischen Künstlers noch nie nachgewiesen werden konnte, ist ein zentrales Thema der Arbeit, genauso wie die eingehende Beschäftigung mit Holbeins Palette und seiner Malerei an sich.
Neben der analytischen Untersuchung der verwendeten Farbmittel und Materialien ist die Auseinandersetzung mit der Unterzeichnung und deren Bildwirkung ein weiteres wichtiges Forschungsthema. Dazu werden die Handzeichnungen des Künstlers hinsichtlich des Stils und der Materialien als Vergleichsmaterial herangezogen. Die Untersuchung liefert sowohl in Bezug auf die Materialien als auch auf deren Anwendung eine Erweiterung und Vertiefung des Kenntnisstandes zur Maltechnik um 1500 in vielen Bereichen.
In diesem Artikel schlagen wir die Verwendung eines genetischen Algorithmus (GA) zur Kalibrierung eines Stochastischen Prozesses an eine empirische Dichte von Aktienrenditen vor. Anhand des Heston Models zeigen wir wie eine solche Kalibrierung durchgeführt werden kann. Neben des Pseudocodes für einen einfachen aber leistungsfähigen GA präsentieren wir zudem auch Kalibrierungs-ergebnisse für den DAX und den S&P 500.
Im Band 2/2019 werden Ergebnisse und Inhalte der Definitionphase des Deutsch-Iranischen Projektes „Basis-Infrastrukturen und Services einer inklusiven Katastrophenresilienz im Iran – Basic Infrastructures and Services for Enhancing Inclusive Community Disaster Resilience in Iran“ (INCOR) veröffentlicht. Er gibt einen Überblick über die Inhalte des Projekts und beleuchtet die Hintergründe und Konzeption. Weiter werden Synergien zwischen dem Resilienz-Ansatz für Kritische Infrastrukturen und dem Ansatz der „inclusiveness“ nach UN HABITAT beschrieben. Außerdem wird über die Iranisch-Deutschen Experten Workshops in Teheran und Köln berichtet, welche den internationalen Austausch von Katastrophenschutz-Managern förderten. Abschließend werden Möglichkeiten genannt, wie INCOR dem Sendai Framework beiträgt.
This volume is a collection of thoughts and ideas around the concepts of resilience and vulnerability related to their application in the context of disaster risk. Each of the chapters can be classified as an essay, a working paper, or simply as a think piece. Irrespective of different contexts and themes they are united as they represent efforts to grasp the elusive concepts of vulnerability, resilience, exposure, risk in context of natural hazards or wilful destruction and the potential disasters these may cause. One further common feature of these pieces put together in this volume is that they were never really became known and acknowledged. Most of these writings, or versions thereof have never been published in printed media. They all originate from the period between 2008 and 2018. Some of these “early thoughts” might have been premature then. We speculate however, that in light of the present state of the international scientific discourse in the respective area and the ever flourishing conceptual debates around vulnerability and resilience some of the ideas found in these “hidden essays” may trigger second thoughts and hence could enliven the present debates. Thus next to be the historical documentation of what has been pondered on a decade ago, some scientific follow up may occur.
Mit dem Forschungsschwerpunkt „Bevölkerungsschutz im gesellschaftlichen Wandel“ (BigWa) untersuchten an der Technischen Köln verschiedene Fachbereiche in den vergangenen Jahren interdisziplinär die Auswirkungen des Wandels der Gesellschaftsstruktur (z.B. höheres Durchschnittslebensalter, Rückgang der Geburtenrate) auf den Bevölkerungsschutz. Weniger Menschen engagieren sich ehrenamtlich in Hilfsorganisationen und zugleich stellen sich Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben durch neue Gefahrenereignisse weitere Herausforderungen. Mit diesem Band werden auszugsweise im Rahmen des Forschungsschwerpunkts erfolgte Arbeiten, gewonnene Erkenntnisse und Ergebnisse dargestellt sowie verschiedene betreute Abschlussarbeiten vorgestellt.
In facing recent natural and man-made disasters Disaster Risk Reduction (DRR) and Climate Change Adaption (CCA) calls for integrative thinking and learning across cultures, disciplines and institutions. In times of increasing complexity, insecurity and uncertainty thinking outside the box becomes essential. This first volume of “Integrative Risk and Security Research” presents related research contributions developed in the context of the 2013 DAAD Alumni Summer School "Coping with Disasters and Climate Extremes - Challenges & Cooperation Potential". It invites the reader to look beyond common perspectives of DRR and CCA and relates climate change and natural disasters with interdisciplinary and bottom-up policy making.
This paper introduces CAAI, a novel cognitive architecture for artificial intelligence in cyber-physical production systems. The goal of the architecture is to reduce the implementation effort for the usage of artificial intelligence algorithms. The core of the CAAI is a cognitive module that processes declarative goals of the user, selects suitable models and algorithms, and creates a configuration for the execution of a processing pipeline on a big data platform. Constant observation and evaluation against performance criteria assess the performance of pipelines for many and varying use cases. Based on these evaluations, the pipelines are automatically adapted if necessary. The modular design with well-defined interfaces enables the reusability and extensibility of pipeline components. A big data platform implements this modular design supported by technologies such as Docker, Kubernetes, and Kafka for virtualization and orchestration of the individual components and their communication. The implementation of the architecture is evaluated using a real-world use case.
When researchers and practitioners in the field of
computational intelligence are confronted with real-world
problems, the question arises which method is the best to
apply. Nowadays, there are several, well established test
suites and well known artificial benchmark functions
available.
However, relevance and applicability of these methods to
real-world problems remains an open question in many
situations. Furthermore, the generalizability of these
methods cannot be taken for granted.
This paper describes a data-driven approach for the
generation of test instances, which is based on
real-world data. The test instance generation uses
data-preprocessing, feature extraction, modeling, and
parameterization. We apply this methodology on a classical
design of experiment real-world project and generate test
instances for benchmarking, e.g. design methods, surrogate
techniques, and optimization algorithms. While most
available results of methods applied on real-world
problems lack availability of the data for comparison,
our future goal is to create a toolbox covering multiple
data sets of real-world projects to provide a test
function generator to the research community.