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Openness indicators for the evaluation of digital platforms between the launch and maturity phase
(2024)
In recent years, the evaluation of digital platforms has become an important focus in the field of information systems science. The identification of influential indicators that drive changes in digital platforms, specifically those related to openness, is still an unresolved issue. This paper addresses the challenge of identifying measurable indicators and characterizing the transition from launch to maturity in digital platforms. It proposes a systematic analytical approach to identify relevant openness indicators for evaluation purposes. The main contributions of this study are the following (1) the development of a comprehensive procedure for analyzing indicators, (2) the categorization of indicators as evaluation metrics within a multidimensional grid-box model, (3) the selection and evaluation of relevant indicators, (4) the identification and assessment of digital platform architectures during the launch-to-maturity transition, and (5) the evaluation of the applicability of the conceptualization and design process for digital platform evaluation.
Die Zusammenarbeit zwischen Lehr- und anderen Fachkräften stellt in Modellen inklusiver Schul- und Unterrichtsentwicklung sowie Schuleffektivität ein wichtiges Element dar. Wenngleich Kooperation als bedeutsam postuliert wird, so belegen Studien, dass diese bisher überwiegend in autonomieerhaltenden Formen praktiziert wird. Als entwicklungsförderlich gelten jedoch v.a. komplexere Formen der Zusammenarbeit. Vor dem Hintergrund inklusiver Bildung und dem Anspruch einer bestmöglichen individuellen Entwicklung der Schüler*innen stellt die Zusammenarbeit von Lehr- und Fachkräften folglich ein sehr bedeutsames Thema dar. Es ist zu hinterfragen, wie sich die Zusammenarbeit zwischen Lehr- und Fachkräften im Primar- wie Sekundarstufenbereich an inklusiven Schulen gestaltet, welche Faktoren diese beeinflussen und welche Relevanz die unterschiedlichen Formen der Zusammenarbeit im Prozess inklusiver Schulentwicklung einnehmen. Bestehende Forschungsdesiderata aufgrei-fend, fokussiert die vorliegende Dissertation auf die realisierte Zusammenarbeit von Lehr- und Fachkräften im Primar- und Sekundarstufenbereich inklusiver Schulen, am Beispiel des Landes Brandenburg. Neben den realisierten Formen der Zusammenarbeit, stehen insbesondere die Identifikation von Kooperationsmustern von Lehr- und Fachkräften sowie von Schulen, und deren Zusammenhänge mit der Leistungsentwicklung von Schüler*innen im Kern des Forschungsinteresses.
Die vorliegende Dissertation bearbeitet insgesamt sechs Forschungsfragen, welche in drei Teilstudien adressiert werden: Zunächst werden mittels deskriptiver Analysen sowie Mehrebenenmodellierungen die Ausgangslage multiprofessioneller Kooperation (erste Forschungsfrage) sowie deren Rahmenbedingungen (zweite Forschungsfrage) im Primar- wie Sekundarstufenbereich erfasst (Teilstudie 1). Lehr- und Fachkräfte kooperierten überwiegend in autonomieerhaltenden, austauschbasierten Formen. Weiterhin zeigte sich, dass insbesondere die individuelle Offenheit zur Zusammenarbeit sowie die subjektiv wahrgenommene Unterstützung durch die Schulleitung bedeutsame Faktoren für die Realisierung multiprofessioneller Kooperation darstellten. Die Fragestellungen drei und vier befassen sich mit der Identifikation von Mustern im Kooperationsverhalten (Teilstudie 2). Zum einen geht es hierbei um personenbezogene Profile von Lehr- und Fachkräften (dritte Forschungsfrage), zum anderen um schulbezogene Profile (vierte Forschungsfrage), welche mittels des personenzentrierten Ansatzes der latenten Profilanalysen unter Berücksichtigung der Mehrebenenstruktur identifiziert werden. Hinsichtlich des individuellen Kooperationsverhaltens konnten vier Profile eruiert werden, bzgl. des schulspezifischen Kooperationsverhaltens drei. Die Mehrheit der Lehr- und Fachkräfte konnte im „regularly“-Profil verortet werden, d.h. nach eigener Einschätzung kooperierten diese überdurchschnittlich häufig im Austausch miteinander und arbeitsteilig, aber auch regelmäßig kokonstruktiv. Auf Schulebene zeigte sich, dass etwa jede zweite inklusive Schule im Land Brandenburg über eine hoch ausgeprägte Kooperationskultur verfügte. Im Fokus der Teilstudie 3 wird den Fragen nachgegangen, in welchem Zusammenhang die schulspezifischen Kooperationskulturen mit der Leistungsentwicklung von Schüler*innen in der Primar- wie Sekundarstufe steht. Mittels autoregressiver Mehrebenenanalysen wird einerseits der Zusammenhang mit der Leistungsentwicklung aller Schüler*innen (fünfte Forschungsfrage) untersucht, sowie spezifisch auf die Entwicklung von Schüler*innen mit und ohne sonderpädagogischem Förderbedarf (sechste Forschungsfrage) fokussiert. Ein zentrales Ergebnis war hierbei, dass Schüler*innen mit sonderpädagogischem Förderbedarf in der Primar- wie Sekundarstufe in ihrer Leistungsentwicklung am stärksten profitierten, wenn sie an Schulen lernten, an denen sich die Lehr- und Fachkräfte sehr regelmäßig über Lernstände der Schüler*innen austauschten (Austausch), Arbeitspakete für differenzierte Lernangebote erarbeiteten und verteilten (Arbeitsteilung) und darüber hinaus gelegentlich gemeinsam Problemlösungen entwickelten (Kokonstruktion).
Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der postulierten Relevanz multiprofessioneller Kooperation für inklusive Schul- und Unterrichtsentwicklungsprozesse eingeordnet und diskutiert. Weiterhin werden verschiedene praktische Implikationen für die Unterstützung multiprofessioneller Zusammenarbeit im Primar- und Sekundarstufenbereich abgeleitet.
The planetary commons
(2024)
The Anthropocene signifies the start of a no- analogue trajectory of the Earth system that is fundamentally different from the Holocene. This new trajectory is characterized by rising risks of triggering irreversible and unmanageable shifts in Earth system functioning. We urgently need a new global approach to safeguard critical Earth system regulating functions more effectively and comprehensively. The global commons framework is the closest example of an existing approach with the aim of governing biophysical systems on Earth upon which the world collectively depends. Derived during stable Holocene conditions, the global commons framework must now evolve in the light of new Anthropocene dynamics. This requires a fundamental shift from a focus only on governing shared resources beyond national jurisdiction, to one that secures critical functions of the Earth system irrespective of national boundaries. We propose a new framework—the planetary commons—which differs from the global commons framework by including not only globally shared geographic regions but also critical biophysical systems that regulate the resilience and state, and therefore livability, on Earth. The new planetary commons should articulate and create comprehensive stewardship obligations through Earth system governance aimed at restoring and strengthening planetary resilience and justice.
Aging is associated with bone loss, which can lead to osteoporosis and high fracture risk. This coincides with the enhanced formation of bone marrow adipose tissue (BMAT), suggesting a negative effect of bone marrow adipocytes on skeletal health. Increased BMAT formation is also observed in pathologies such as obesity, type 2 diabetes and osteoporosis. However, a subset of bone marrow adipocytes forming the constitutive BMAT (cBMAT), arise early in life in the distal skeleton, contain high levels of unsaturated fatty acids and are thought to provide a physiological function. Regulated BMAT (rBMAT) forms during aging and obesity in proximal regions of the bone and contain a large proportion of saturated fatty acids. Paradoxically, BMAT accumulation is also enhanced during caloric restriction (CR), a life-span extending dietary intervention. This indicates, that different types of BMAT can form in response to opposing nutritional stimuli with potentially different functions.
To this end, two types of nutritional interventions, CR and high fat diet (HFD), that are both described to induce BMAT accumulation were carried out. CR markedly increased BMAT formation in the proximal tibia and led to a higher proportion of unsaturated fatty acids, making it similar to the physiological cBMAT. Additionally, proximal and diaphyseal tibia regions displayed higher adiponectin expression. In aged mice, CR was associated with an improved trabecular bone structure. Taken together, these findings demonstrate, that the type of BMAT that forms during CR might provide beneficial effects for local bone stem/progenitor cells and metabolic health. The HFD intervention performed in this thesis showed no effect on BMAT accumulation and bone microstructure. RNA Seq analysis revealed alterations in the composition of the collagen-containing extracellular matrix (ECM).
In order to investigate the effects of glucose homeostasis on osteogenesis, differentiation capacity of immortalized multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) and osteochondrogenic progenitor cells (OPCs) was analyzed. Insulin improved differentiation in both cell types, however, combination of with a high glucose concentration led to an impaired mineralization of the ECM. In the MSCs, this was accompanied by the formation of adipocytes, indicating negative effects of the adipocytes formed during hyperglycemic conditions on mineralization processes. However, the altered mineralization pattern and structure of the ECM was also observed in OPCs, which did not form any adipocytes, suggesting further negative effects of a hyperglycemic environment on osteogenic differentiation.
In summary, the work provided in this thesis demonstrated that differentiation commitment of bone-resident stem cells can be altered through nutrient availability, specifically glucose. Surprisingly, both high nutrient supply, e.g. the hyperglycemic cell culture conditions, and low nutrient supply, e.g. CR, can induce adipogenic differentiation. However, while CR-induced adipocyte formation was associated with improved trabecular bone structure, adipocyte formation in a hyperglycemic cell-culture environment hampered mineralization. This thesis provides further evidence for the existence of different types of BMAT with specific functions.
The wide distribution of location-acquisition technologies means that large volumes of spatio-temporal data are continuously being accumulated. Positioning systems such as GPS enable the tracking of various moving objects' trajectories, which are usually represented by a chronologically ordered sequence of observed locations. The analysis of movement patterns based on detailed positional information creates opportunities for applications that can improve business decisions and processes in a broad spectrum of industries (e.g., transportation, traffic control, or medicine). Due to the large data volumes generated in these applications, the cost-efficient storage of spatio-temporal data is desirable, especially when in-memory database systems are used to achieve interactive performance requirements.
To efficiently utilize the available DRAM capacities, modern database systems support various tuning possibilities to reduce the memory footprint (e.g., data compression) or increase performance (e.g., additional indexes structures). By considering horizontal data partitioning, we can independently apply different tuning options on a fine-grained level. However, the selection of cost and performance-balancing configurations is challenging, due to the vast number of possible setups consisting of mutually dependent individual decisions.
In this thesis, we introduce multiple approaches to improve spatio-temporal data management by automatically optimizing diverse tuning options for the application-specific access patterns and data characteristics. Our contributions are as follows:
(1) We introduce a novel approach to determine fine-grained table configurations for spatio-temporal workloads. Our linear programming (LP) approach jointly optimizes the (i) data compression, (ii) ordering, (iii) indexing, and (iv) tiering. We propose different models which address cost dependencies at different levels of accuracy to compute optimized tuning configurations for a given workload, memory budgets, and data characteristics. To yield maintainable and robust configurations, we further extend our LP-based approach to incorporate reconfiguration costs as well as optimizations for multiple potential workload scenarios.
(2) To optimize the storage layout of timestamps in columnar databases, we present a heuristic approach for the workload-driven combined selection of a data layout and compression scheme. By considering attribute decomposition strategies, we are able to apply application-specific optimizations that reduce the memory footprint and improve performance.
(3) We introduce an approach that leverages past trajectory data to improve the dispatch processes of transportation network companies. Based on location probabilities, we developed risk-averse dispatch strategies that reduce critical delays.
(4) Finally, we used the use case of a transportation network company to evaluate our database optimizations on a real-world dataset. We demonstrate that workload-driven fine-grained optimizations allow us to reduce the memory footprint (up to 71% by equal performance) or increase the performance (up to 90% by equal memory size) compared to established rule-based heuristics.
Individually, our contributions provide novel approaches to the current challenges in spatio-temporal data mining and database research. Combining them allows in-memory databases to store and process spatio-temporal data more cost-efficiently.
In dieser Arbeit wurde eine reaktive Wand in einem kleinskaligen Laborma\ss stab (Länge~=~40\,cm) entwickelt, die Eisen- und Sulfatbelastungen aus sauren Minenabwässern (engl. \textit{acid mine drainage} (AMD)) mit einer Effizienz von bis zu 30.2 bzw. 24.2\,\% über einen Zeitraum von 146~Tagen (50\,pv) abreinigen können sollte. Als reaktives Material wurde eine Mischung aus Gartenkompost, Buchenholz, Kokosnussschale und Calciumcarbonat verwendet. Die Zugabebedingungen waren eine Eisenkonzentration von 1000\,mg/L, eine Sulfatkonzentration von 3000\,mg/L und ein pH-Wert von 6.2.
Unterschiede in der Materialzusammensetzung ergaben keine grö\ss eren Änderungen in der Sanierungseffizienz von Eisen- und Sulfatbelastungen (12.0 -- 15.4\,\% bzw. 7.0 -- 10.1\,\%) über einen Untersuchungszeitraum von 108~Tagen (41 -- 57\,pv). Der wichtigste Einflussfaktor auf die Abreinigungsleistung von Sulfat- und Eisenbelastungen war die Verweilzeit der AMD-Lösung im reaktiven Material. Diese kann durch eine Verringerung des Durchflusses oder eine Erhöhung der Länge der reaktiven Wand (engl. \textit{Permeable Reactive Barrier} (PRB)) erhöht werden. Ein halbierter Durchfluss erhöhte die Sanierungseffizienzen von Eisen und Sulfat auf 23.4 bzw. 32.7\,\%. Weiterhin stieg die Sanierungseffizienz der Eisenbelastungen auf 24.2\,\% bei einer Erhöhung der Sulfatzugabekonzentration auf 6000\,mg/L. Saure Startbedingungen (pH~=~2.2) konnten, durch das Calciumcarbonat im reaktiven Material, über einen Zeitraum von 47~Tagen (24\,pv) neutralisiert werden. Durch die Neutralisierung der sauren Startbedingungen wurde Calciumcarbonat in der \gls{prb} verbraucht und Calcium-Ionen freigesetzt, die die Sulfatsanierungseffizienz erhöht haben (24.9\,\%). Aufgrund einer Vergrö\ss erung der \gls{prb} in Breite und Tiefe und einer 2D-Parameterbestimmung konnten Randläufigkeiten beobachtet werden, ohne deren Einfluss sich die Sanierungseffizienz für Eisen- und Sulfatbelastungen erhöht (30.2 bzw. 24.2\,\%). \par
Zur \textit{in-situ} Überwachung der \gls{prb} wurden optische Sensoren verwendet, um den pH-Wert, die Sauerstoffkonzentration und die Temperatur zu ermitteln. Es wurden, nach dem Ort und der Zeit aufgelöst, stabile Sauerstoffkonzentrationen und pH-Verläufe detektiert. Auch die Temperatur konnte nach dem Ort aufgelöst ermittelt werden. Damit zeigte diese Arbeit, dass optische Sensoren zur Überwachung der Stabilität einer \gls{prb} für die Reinigung von \gls{amd} verwendet werden können. \par
Mit dem Simulationsprogramm MIN3P wurde eine Simulation erstellt, die die entwickelte PRB darstellt. Die Simulation kann die erhaltenen Laborergebnisse gut wiedergeben. Anschlie\ss end wurde eine simulierte \gls{prb} bei unterschiedlichen Filtergeschwindigkeiten ((4.0 -- 23.5)~$\cdot~\mathrm{10^{-7}}$\,m/s) und Längen der PRB (25 -- 400\,cm) untersucht. Es wurden Zusammenhänge der untersuchten Parameter mit der Sanierungseffizienz von Eisen- und Sulfatbelastungen ermittelt. Diese Zusammenhänge können verwendet werden, um die benötigte Verweilzeit der AMD-Lösung in einem zukünftigen PRB-System, die für die maximal mögliche Sanierungsleistung notwendig ist, zu berechnen.
Schutzloser Fussball-Ultra
(2024)
State space models enjoy wide popularity in mathematical and statistical modelling across disciplines and research fields. Frequent solutions to problems of estimation and forecasting of a latent signal such as the celebrated Kalman filter hereby rely on a set of strong assumptions such as linearity of system dynamics and Gaussianity of noise terms.
We investigate fallacy in mis-specification of the noise terms, that is signal noise
and observation noise, regarding heavy tailedness in that the true dynamic frequently produces observation outliers or abrupt jumps of the signal state due to realizations of these heavy tails not considered by the model. We propose a formalisation of observation noise mis-specification in terms of Huber’s ε-contamination as well as a computationally cheap solution via generalised Bayesian posteriors with a diffusion Stein divergence loss resulting in the diffusion score matching Kalman filter - a modified algorithm akin in complexity to the regular Kalman filter. For this new filter interpretations of novel terms, stability and an ensemble variant are discussed. Regarding signal noise mis-specification, we propose a formalisation in the frame work of change point detection and join ideas from the popular CUSUM algo-
rithm with ideas from Bayesian online change point detection to combine frequent reliability constraints and online inference resulting in a Gaussian mixture model variant of multiple Kalman filters. We hereby exploit open-end sequential probability ratio tests on the evidence of Kalman filters on observation sub-sequences for aggregated inference under notions of plausibility.
Both proposed methods are combined to investigate the double mis-specification problem and discussed regarding their capabilities in reliable and well-tuned uncertainty quantification. Each section provides an introduction to required terminology and tools as well as simulation experiments on the popular target tracking task and the non-linear, chaotic Lorenz-63 system to showcase practical performance of theoretical considerations.
Die umfangreiche rechtswissenschaftliche Studie befasst sich mit den preußischen Staatskirchenverträgen aus der Zeit der Weimarer Republik. Diese Verträge waren Höhepunkte einer Entwicklung in Richtung größerer Freiheit und Unabhängigkeit der Kirchen vom Staat, die den Vorgängen im Reich und in anderen deutschen Ländern teils entsprach, teils zuwiderlief. Die Entwicklung folgte keiner unverrückbaren Idealvorstellung über das Verhältnis von Staat und Kirche, sondern stellte sich stets als pragmatische Reaktion auf realpolitische Probleme dar. Die Staatskirchenverträge selbst prägten die weiteren Entwicklungen in Ost und West bis zur Gegenwart.