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Sitowise hat für die Landestalsperrenverwaltung (LTV) Sachsen eine Untersuchung der Talsperre Cranzahl durchgeführt um den Zustand des Damms, des völlig unter Wasser liegenden Vordamms und des Staubeckens zu ermitteln. Dabei wurde ein kombiniertes Verfahren aus Sonar und Laserscan eingesetzt, um zunächst ein digitales Abbild des Untersuchungsareals zu erstellen. Im Anschluss wurden die Daten ausgewertet und das Ergebnis war, dass an Damm und Staubecken keine Schäden bzw. kritischen Auffälligkeiten festgestellt und der Zustand des Vordamms ermittelt werden konnte.
Im Projekt „HoWa-innovativ“ ist ein Demonstrator eines neuartigen niederschlagsbasierten Hochwasserfrühwarnsystems
unter Verwendung von Dämpfungsdaten kommerzieller Mobilfunknetze entwickelt worden. Dabei sind Daten einer weltweit vorhandenen Infrastruktur durch künstliche Intelligenz (KI) opportunistisch für eine völlig neue Anwendung, hier für die Daseinsvorsorge, in Wert gesetzt worden.
Marker-based systems can digitally record human movements in detail. Using the digital biomechanical human model Dynamicus, which was developed by the Institut für Mechatronik, it is possible to model joint angles and their velocities such accurately that it can be used to improve motion analysis in competitive sports or for ergonomic evaluation of motion sequences. In this paper, we use interpretable machine learning techniques to analyze the gait. Here, the focus is on the classification between foot touchdown and drop-off during normal walking. The motion data for training the model is labeled using force plates. We analyze how we could apply our machine learning models directly on new motion data recorded in a different scenario compared to the initial training, more precise on a treadmill. We use the properties of the interpretable model
to detect drift and to transfer our model if necessary.
Cybersicherheit wird für die Wasserwirtschaft mehr und mehr relevant. Durch gesetzliche Anforderungen wer-den Betreiber von kritischen Infrastrukturen zur Erfüllung des Stands der Technik bei der Informationssicherheit ihrer Anlagen verpflichtet. Neben Anforderungen an die IT-Sicherheit werden auch Anforderungen an die physische Absicherung von kritischen Infrastrukturen gestellt. In dem Beitrag werden Anforderungen aus dem IT-Sicherheitsgesetz 2.0 sowie zu erwartende Anforderungen aus dem NIS2-Umsetzungs- und Cybersicherheitsstärkungsgesetz und dem KRITIS-Dachgesetz vorgestellt und eine Empfehlung zur Vorbereitung auf die Umsetzung gegeben.
Dezentrale Kreditplattformen ermöglichen Nutzern die Aufnahme sowie die Bereitstellung von Liquidität in Form von Krypto-Token gegen Verzinsung. Dieser Teil des dynamisch wachsenden Bereichs dezentraler Anwendungen erweist sich zwar als sehr innovativ, birgt jedoch auch Risiken. Dazu zählen insbesondere Kreditrisiken, Liquiditätsrisiken, Marktrisiken und operationelle Risiken. Um diesen Risiken entgegenzuwirken existieren vereinzelt Absicherungsmechanismen. Diese Mechanismen haben durchaus Potenzial die genannten Risiken zu verringern, wenngleich dadurch keine vollumfängliche Risikobewältigung erfolgen kann. Somit verbleiben immer Restrisiken, die letztlich vor allem von den Nutzern zu tragen sind.
This work deals with the construction of a microscope for combined total internal reflection fluorescence (TIRF) and confocal microscopy. It is especially designed for single-molecule fluorescence spectroscopy. The design of the microscope body is based on the miCube (Hohlbein lab, Wageningen University, NL). The excitation and detection pathways were adapted to allow both TIRF and confocal illumination as well as camera and pointdetection for two color-channels to allow single-molecule Förster resonance transfer measurements
Der Beitrag untersucht die automatisierte Datenqualifizierung von Bauwerksdaten in der Talsperrenwirtschaft, insbesondere die Verbindung zwischen dem SICA-Algorithmus von Okeanos und der Messdatenhaltung Aquarius von Aquatic Information. Die zuverlässige Erfassung und Auswertung dieser Daten sind entscheidend für die Sicherheit und Effizienz von Talsperren. Der Fokus liegt auf den neuesten Entwicklungen im Bereich der automatisierten Datenqualifizierung, einschließlich künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen zur Fehlererkennung und -korrektur. Der SICA-Algorithmus zeichnet sich durch den Einsatz unbewachten Lernens aus, was eine flexible und adaptive Lösung für die Bauwerksanalyse ermöglicht. Ein praktisches Beispiel illustriert die Anwendung des SICA-Algorithmus in Verbindung mit Aquarius und liefert Einblicke zur Weiterentwicklung der automatisierten Datenqualifizierung in der Talsperrenwirtschaft.
This article aims to explain mathematically, why the so called double descent observed by Belkin et al., Reconciling modern machine-learning practice and the classical bias-variance trade-off, PNAS 116(32) (2019), p. 15849-15854, occurs on the way from the classical approximation regime of machine learning to the modern interpolation regime. We argue that this phenomenon may be explained by a decomposition of mean squared error plus complexity into bias, variance and an unavoidable irreducible error inherent to the problem. Further, in case of normally distributed output errors, we apply this decomposition to explain, why LASSO provides reliable predictors avoiding overfitting.
Die nutzerorientierte Arbeitsplatzgestaltung der Zukunft erfordert auf Grund großer Diversität von Tätigkeitsfeldern sowie individuell geprägten Voraussetzungen jedes Arbeitnehmers die exklusiv auf jede Person angepasste Bewertung von psychischen und physischen Beanspruchungslagen. Als Grundlage dafür dienen in den vorliegenden Untersuchungen die in der Gesellschaft mittlerweile weit verbreitete Wearables. Diese erfassen
Vitaldaten in Echtzeit, welche anschließend in einer eigens entwickelten Applikation unter Einhaltung der geltenden Datenschutzvorgaben verarbeitet werden. Über diese Daten sind, wie die in Durchführung befindlichen Versuche zeigen, Rückschlüsse auf physischer und psychischer Fehlbeanspruchungen des Nutzers möglich. Weiterhin werden mittels maschinellen Lernens erstellte Trendauswertungen, beispielsweise zur Darstellung von Erholungsfähigkeit oder vitaler Arbeitsfähigkeit, dargestellt. So wird der Arbeitnehmer im Bereich der Gesundheitskompetenz sensibilisiert und kann somit das persönliche Wohlbefinden steigern. Weiterhin können Vorgesetzte oder Arbeits- bzw. Prozessplaner pseudonymisierte und anonymisierte Gruppenauswertungen, beispielweise aus einer Abteilung, einsehen. Durch resultierende prospektive Arbeitsgestaltung können lern- und persönlichkeitsförderliche Arbeitsbedingungen gestaltet aber auch die Motivation für Leistung und Lernen erhöht werden.
Smart Devices versprechen die ständige Erhebung und Kopplung von Daten mit vielfältigen Sensoren.
Mit Geräten der Gruppe für „Vital- und Ambiente-Monitoring“ lassen sich formal große Teile der Arbeitsanalytik abdecken. Auf Grund ihrer Mobilität, der Möglichkeit Daten aus verschiedenen Quellen zusammenzuführen und für
Auswertungen über eigene Rechenkapazität und individualisierte Anzeigemöglichkeiten zu verfügen, erscheinen „Smart Devices“ als ideale Ergänzung für die Analyseaufgaben für arbeitsmedizinische oder arbeitshygienische Aufgabenstellungen. Der Beitrag stellt die Ergebnisse einer entsprechenden Studie vor. Es wurden Geräteklassifikationen erarbeitet, welche die Anwendungen für verschiedene Einsatzszenarien unterstützen. Als klassische Kriterien werden die Einordnung in Abhängigkeit des Mobilitätsgrades oder die verbaute Sensortechnologie und deren Messbereich betrachtet
IoT Lösungen mit LoRaWAN lassen sich in vielfältiger Art und Weise für Aufgaben zur Übermittlung von Parametern und Messwerten im breiten Feld der Talsperren- / Damm- und Stauanlagen-Überwachung einsetzen. Der nachfolgende Beitrag gibt Orientierung welche Möglichkeiten bestehen und wie diese für die Talsperrenanwendung umgesetzt werden.
Intuitives, nutzerzentriertes Roboter-Teaching am Beispiel des
Fertigungsverfahrens Entgraten
(2023)
Hilfsmittel zur Entlastung der Menschen, welche täglich monotone Tätigkeiten in spanenden Fertigungssystemen durchführen, werden aus Sicht der menschengerechten Arbeitsgestaltung, fehlender Arbeitskräfte und hoher Lohnkosten vor allem in den Strukturwandelregionen, welche vom Braunkohleausstieg betroffen sind, immer wichtiger. Aufgaben wie das Handentgraten, als monotone Tätigkeit mit Gefährdungspotential, führen häufig zu Fehlern an den Produkten. Kleine Losgrößen (im betrachteten Unternehmen zwischen 20 und 100 Stück) lassen den unterstützenden oder auch ablösenden Einsatz von Industrierobotern zur Durchführung solcher Tätigkeiten bisher unwirtschaftlich erscheinen. Auch die kognitive und motorische Anpassungsfähigkeit des Menschen an unterschiedliche Entgrataufgaben konnte bisher nicht zufriedenstellend auf Roboter adaptiert werden. Daher ist die Entwicklung von effizienten und intuitiven Einlernprozessen von Robotern auf variierende Bauteile durch den Menschen notwendig. Der Beitrag befasst sich mit dem intuitiven, nutzerzentrierten Roboter-Teaching am Beispiel des Fertigungsverfahrens Entgraten für ein KMU aus der Lausitz.
Im Produktlebenszyklusmanagement (PLM) spielt die Möglichkeit der breiten Abbildung von Daten über diverse Systeme, welche ähnliche softwaretechnische Funktionen und Inhalte abdecken, eine große Rolle. Zwischen den Systemen für die Materialmodellierung und -visualisierung, die einen Beitrag zur Erstellung digitaler Zwillinge leisten, ergeben sich große Differenzen in der Ausführung der Modelle bei ähnlichen Kategorien (Plastizität, Schäden, Temperatur etc.). Angefangen mit der unterschiedlichen Interpretation von allgemeinen Materialmodell-Ansätzen bis hin zur Bezeichnung und Definition von notwendigen Parametern, gilt es, eine Übertragbarkeit und Kompatibilität der spezifischen Modelle systemübergreifend zu ermöglichen. Dieser Beitrag verdeutlicht eine Methodik zur Erstellung und Entwicklung von Material-Mastermodellen, welche die benötigten physikalischen Eigenschaften, Korrekturparameter und Konstanten zur Abbildung diverser Materialmodelle unterschiedlicher Systeme abbilden.
Auf Basis herkömmlicher (bspw. Zugversuch) und fortschrittlicher (bspw. DIC) Werkstoffprüfungen, sowie Werkstoffdatenbanken wird dafür ein Datengerüst erstellt. Der konzipierte digitale Material-Zwilling ist in Hinblick auf unterschiedliche Anwendungen im PLM nutzbar.
This paper analyses the status quo of large-scale decision making combined with the possibility of blockchain as an underlying decentralized architecture to govern common pool resources in a collective manner and evaluates them according to their requirements and features (technical and non-technical). Due to an increasing trend in the distribution of knowledge and an increasing amount of information, the combination of these decentralized technologies and approaches, can not only be beneficial for consortial governance using blockchain but can also help communities to govern common goods and resources. Blockchain and its trust-enhancing properties can potenitally be a catalysator for more collaborative behavior among participants and may lead to new insights about collective action and CPRs.
Die Kontrolle von Zutrittsberechtigungen für Labore, Gebäude oder Standorte ist für viele Firmen und Einrichtungen von essenzieller Bedeutung, mit zunehmender Größe aber auch mit erheblichem Aufwand und größeren Kosten verbunden. Die Überprüfung und Aktualisierung der Berechtigungen erfordert außerdem eine umfangreiche Logistik und Vertrauen in die korrekte Arbeitsweise der zentralen Verwaltungseinrichtungen.
Durch die hier vorgestellte Kombination von elektronischem Schließsystem mit dezentraler Blockchaintechnologie ist sowohl eine Vereinfachung und Dezentralisierung der Berechtigungsverwaltung als auch die Vermeidung singuläre Fehlerstellen möglich. Gleichzeitig kann ohne größere Aufwende auch eine Offlinefähigkeit der Schlösser realisiert werden.
Beam shaping and splitting with diffractive optics for high performance laser scanning systems
(2021)
Diffractive optical elements (DOEs) enable novel high performance and process-tailored scanning strategies for galvanometer-based scan heads. Here we present several such concepts integrating DOEs with laser scanners and the respective application use cases. Beam shaping DOEs providing a homogeneous fluence over a custom defined profile, such as a rectangular Top-Hat, enable increased process quality in Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) compared to the Gaussian beam of the laser source. We show that aberrations which occur over the necessary large wafer-sized image field can be eliminated through the use of a synchronous XY-stage motion. Another application that benefits from the use of DOEs is laser drilling. Drilling in display and electronics manufacturing demands high throughput that can only be achieved through the use of beam splitting DOEs for parallel processing. To this end, the joint MULTISCAN project is developing a variable multi-beam tool capable of scanning and switching each individual beamlet for increased control.
With the advancement in cryptography and emerging internet technology, electronic voting is gaining popularity since it ensures ballot secrecy, voter security, and integrity. Many commercial startups and e-Voting systems have been proposed, but due to lack of trust, privacy, transparency, and hacking issues, many solutions have been suspended. Blockchain, along with cryptographic primitives, has emerged as a promising solution due to its transparent, immutable, and decentralized nature. In this paper, we summarized the properties that existing solutions should satisfy and explained some cryptographic primitives like ZKP, Ring signatures along with their security limitations. We gave a comprehensive review of some blockchain-based e-Voting systems and discussed their strengths and weaknesses based on the given properties with table of comparison.
Mathematics behind the Zcash
(2020)
Among all the new developed cryptocurrencies, Zcash comes out to be the strongest cryptocurrency providing both transparency and anonymity to the transactions and its users by deploying the strong mathematics of zk-SNARKs. We discussed the zero knowledge proofs as a building block for providing the functionality to zk-SNARKs. It offers schnorr protocol which is further used in Zcash transactions where the validation of sent transaction is proved by cryptographic proof. Further, we deploy zk-SNARKs following common reference string that allows sender to prove that she knows a secret such that the proof is succinct, can be verified and does not leak the secret. Non-malleability, small proofs and effective verification make zk-SNARKs a classic tool in Zcash. We deal with NP problems therefore we have considered the elliptic curve cryptography to provide the security. Lastly, we explain Zcash transaction, the corresponding transaction completely hides the sender, receiver and amount of transaction using zero knowledge proof.
Decentralization is one of the key attributes associated with blockchain technology. Among the different developments in recent years, decentralized autonomous organizations (DAOs) have been of growing interest. DAOs are currently a key part of another emerging use case, namely decentralized science (DeSci). Given the novelty of the field, an integrative definition of DeSci has not been established, but some inherent concepts and ideas can be traced back to the Open Science movement. Although the DeSci movement has the potential to benefit the public, for example through funding underrepresented research areas or more inclusive and transparent research in general, some negative aspects of decentralization should not be neglected. Due to the novelty of blockchain and emerging use cases, research can and should precede mass adoption, to which this paper aims to contribute.
The shape-memory Nitinol as a nickel-titanium alloy is widely used in actuator and medical applications. However, the connection of a flange to the rod is a critical point. Therefore, laser rod end melting enables material accumulations to generate a preform at the end of a rod, followed by die forming, so that the flange can be generated. This process has been successfully applied on 1.4301 steel. This study is aimed to investigate laser rod end melting of shape-memory Nitinol regarding the resultant surface quality of the preforms. The results showed that spherical preforms could be generated without visible surface discoloration due to oxidation. By using different scan rates, different solidification conditions occurred which led to significantly different surface structures. These findings show that laser rod end melting can principally be applied on Nitinol to generate preforms for flanges whereby the surface quality depends on the solidification conditions.