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Transferability of data-driven models to predict urban pluvial flood water depth in Berlin, Germany
(2023)
Data-driven models have been recently suggested to surrogate computationally expensive hydrodynamic models to map flood hazards. However, most studies focused on developing models for the same area or the same precipitation event. It is thus not obvious how transferable the models are in space. This study evaluates the performance of a convolutional neural network (CNN) based on the U-Net architecture and the random forest (RF) algorithm to predict flood water depth, the models' transferability in space and performance improvement using transfer learning techniques. We used three study areas in Berlin to train, validate and test the models. The results showed that (1) the RF models outperformed the CNN models for predictions within the training domain, presumable at the cost of overfitting; (2) the CNN models had significantly higher potential than the RF models to generalize beyond the training domain; and (3) the CNN models could better benefit from transfer learning technique to boost their performance outside training domains than RF models.
Many widely used observational data sets are comprised of several overlapping instrument records. While data inter-calibration techniques often yield continuous and reliable data for trend analysis, less attention is generally paid to maintaining higher-order statistics such as variance and autocorrelation. A growing body of work uses these metrics to quantify the stability or resilience of a system under study and potentially to anticipate an approaching critical transition in the system. Exploring the degree to which changes in resilience indicators such as the variance or autocorrelation can be attributed to non-stationary characteristics of the measurement process – rather than actual changes in the dynamical properties of the system – is important in this context. In this work we use both synthetic and empirical data to explore how changes in the noise structure of a data set are propagated into the commonly used resilience metrics lag-one autocorrelation and variance. We focus on examples from remotely sensed vegetation indicators such as vegetation optical depth and the normalized difference vegetation index from different satellite sources. We find that time series resulting from mixing signals from sensors with varied uncertainties and covering overlapping time spans can lead to biases in inferred resilience changes. These biases are typically more pronounced when resilience metrics are aggregated (for example, by land-cover type or region), whereas estimates for individual time series remain reliable at reasonable sensor signal-to-noise ratios. Our work provides guidelines for the treatment and aggregation of multi-instrument data in studies of critical transitions and resilience.
Dieser Beitrag beschäftigt sich mit einer problematischen Seite der Samen- und Eizellenspende. Konkret konzentriert er sich auf die Anonymität im Rahmen dieses Verfahrens, die in manchen europäischen Staaten als eine gesetzliche Bedingung festgelegt ist. Es geht um eine Konsequenz der unklaren Regulierung auf EU-Ebene, die es ermöglicht, nationale Vorschriften nach individuellen Präferenzen des Gesetzgebers zu konzipieren. Trotzdem muss auch der menschenrechtliche Kontext berücksichtigt werden, weil die Anonymität des:der Spender:in dazu führt, dass das Kind de facto keine Chancen hat, seine (genetischen oder biologischen) Eltern zu kennen. Im Prinzip verletzt ein solcher Ansatz das Recht des Kindes auf Kenntnis der eigenen Abstammung, das in entsprechenden Menschenrechtskonventionen verankert und in der Judikatur des EGMR interpretiert wurde.
Das Vorsorgeprinzip ist ein mittlerweile weit verbreiteter und etablierter Grundsatz des internationalen und europäischen Umweltrechts. Demnach sollen auch in Situationen wissenschaftlicher Unsicherheit präventive Maßnahmen ergriffen werden, um schwerwiegende Umweltschäden zu vermeiden. Dieser Beitrag untersucht die Rolle des Vorsorgeprinzips im Zusammenhang mit menschenrechtlichen Klimaklagen, die aufgrund langsamer politischer Fortschritte und erfolgreicher Gerichtsentscheidungen zunehmend an Popularität gewinnen.
Zunächst wird ein Überblick über die Entwicklung und den materiellen Gehalt des Vorsorgeprinzips im internationalen und europäischen Recht gegeben. Obwohl das Vorsorgeprinzip seit den 1980er Jahren ein fixer Bestandteil des internationalen Umweltrechts ist, bestehen über dessen genauen Inhalt und Rechtsnatur nach wie vor Kontroversen. Im Unionsrecht wurde das Vorsorgeprinzip insbesondere durch die Rechtsprechung des EuGH konkretisiert.
Im nächsten Teil des Beitrags wird beleuchtet, welche Bedeutung der EGMR dem Vorsorgeprinzip in umweltrechtlichen Fällen bisher zugemessen hat. Hierbei steht die Entscheidung Tǎtar gegen Rumänien im Mittelpunkt. Gegenstand dieser Entscheidung war der Goldabbau in der rumänischen Stadt Baia Mare, der unter anderem unter dem Einsatz von Natriumzyanid erfolgte und zu wesentlichen Schadstoffbelastungen führte. Der EGMR bejahte unter Verweis auf das Vorsorgeprinzip eine Verletzung von Art. 8 EMRK, obwohl der Beschwerdeführer die Kausalität zwischen der Schadstoffbelastung und der behaupteten Schädigung nicht nachweisen konnte. Eine Analyse der nachfolgenden Entscheidungen veranschaulicht jedoch, dass sich das Vorsorgeprinzip noch nicht als fixer Bestandteil in der Rechtsprechung des EGMR etablieren konnte.
Abschließend wird gezeigt, welchen Beitrag das Vorsorgeprinzip zu der bisher wohl erfolgreichsten Klimaklage „Urgenda“ leistete. Das Vorsorgeprinzip wurde vom niederländischen Höchstgericht in diesem Fall insbesondere herangezogen, um Schutzpflichten aus Art. 2 und Art. 8 EMRK abzuleiten und den staatlichen Ermessenspielraum einzuschränken.
Spätestens seit dem Brand einer Textilfabrik in Karatschi, Pakistan, deren Hauptabnehmer das deutsche Textilunternehmen KiK war, ist die Frage nach der zivilrechtlichen Justiziabilität von Menschenrechtsverletzungen im Ausland auch in der Bundesrepublik angekommen. Parallel hierzu hatte bereits der Einsturz des Rana Plaza, einem Fabrikgebäude in Dhaka, Bangladesch, das zahlreiche Zulieferfirmen der europäischen sowie u.s.-amerikanischen Bekleidungsindustrie beherbergte, traurige Berühmtheit erlangt. Beide Vorfälle hatten in den Industriestaaten des globalen Nordens eine nachhaltige Debatte darüber ausgelöst, welche Verantwortung inländischen Abnehmerunternehmen für die Einhaltung internationaler Menschenrechtsstandards entlang der global angelegten Lieferkette zukommt. An deren vorläufigem Ende steht eine Reihe von Spezialgesetzen, die heimischen Betrieben ausdifferenzierte Sorgfalts- und Überwachungspflichten bezüglich der Arbeitsbedingungen in den – häufig im globalen Süden gelegenen – Produktionsstätten auferlegen.
Als Folge dieses geostrategischen Nord-Süd-Konfliktes wohnt in Deutschland erhobenen Menschenrechtsklagen im Regelfall ein grenzüberscheitendes Moment inne, weshalb sich die Rechtsverfolgung individuell Betroffener mit den Fragen des Internationalen Privatrechts nach der gerichtlichen Zuständigkeit sowie des anwendbaren Sachrechts konfrontiert sieht. Dass ein Verfahren bereits auf dieser Ebene scheitern kann, verdeutlicht auf paradigmatische Weise das eingangs erwähnte Verfahren gegen KiK vor dem LG Dortmund, in welchem das ungünstige pakistanische Verjährungsrecht zur Anwendung gelangte.
Rechtspolitisch wird die Funktion des Rechtsgebietes indes unterschiedlich beurteilt. Während ein Ansatz gleichsam auf materieller Ebene die Entwicklung spezieller Sorgfaltsnormen für Unternehmen in Abnehmerstaaten verfolgt („Verantwortungslösung“), führt eine andere Auffassung den Kern der Problematik nicht auf das – oftmals durchaus funktionale – Produktionslandrecht, sondern vielmehr auf dessen strukturelle Durchsetzungsdefizite zurück („Kognitionslösung“).
Der Beitrag vollzieht die Implikationen beider Ansätze für Zivilprozesse in Deutschland nach. Hierfür wird die Menschenrechtsklage zunächst in das deutsche Verfahrensrecht eingeordnet (I.) bevor die Rolle des Internationalen Privatrechtes erörtert werden kann (II.). Anschließend werden sowohl die Sorgfaltsregime in den Abnehmerstaaten (III.) als auch Rechtsbehelfe in den Produktionsländern am Beispiel Bangladeschs (IV.) in den Blick genommen.
In Vorbereitung der Allgemeinen Bemerkung Nr. 36 zum Recht auf Leben vollzieht der Menschenrechtsausschuss der Vereinten Nationen eine begriffliche Wendung: Fortan wird der Ausschuss nicht mehr von “vulnerable persons”, sondern von “persons in situations of vulnerability” sprechen. Zugleich scheint in der Wendung ein geändertes Verständnis von Vulnerabilität zu liegen, welches strukturelle Ungleichheiten und äußere Umstände, die Verwundbarkeit erzeugen, begrifflich erfasst. Das neue Verständnis scheint damit auch die Problematik der Zuschreibung von Verwundbarkeit zu entschärfen, die ihrerseits zu Marginalisierung betroffener Individuen führen kann. Der Beitrag vollzieht die Debatte um das neue Verständnis von Vulnerabilität im Menschenrechtsausschuss nach, und kontextualisiert diese innerhalb der aktuellen Spruchpraxis des Ausschusses. Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei den Klimafällen, welche, so wird argumentiert, in besonderer Weise äußere, vulnerabilitätsproduzierende Umstände adressieren. Schließlich werden die potenziellen Stärken und Schwächen der begrifflichen Wendung reflektiert.
Using time-resolved x-ray diffraction, we demonstrate the manipulation of the picosecond strain response of a metallic heterostructure consisting of a dysprosium (Dy) transducer and a niobium (Nb) detection layer by an external magnetic field. We utilize the first-order ferromagnetic–antiferromagnetic phase transition of the Dy layer, which provides an additional large contractive stress upon laser excitation compared to its zerofield response. This enhances the laser-induced contraction of the transducer and changes the shape of the picosecond strain pulses driven in Dy and detected within the buried Nb layer. Based on our experiment with rare-earth metals we discuss required properties for functional transducers, which may allow for novel field-control of the emitted picosecond strain pulses.
Records from ocean bottom seismometers (OBSs) are highly contaminated by noise, which is much stronger compared to data from most land stations, especially on the horizontal components. As a consequence, the high energy of the oceanic noise at frequencies below 1 Hz considerably complicates the analysis of the teleseismic earthquake signals recorded by OBSs.
Previous studies suggested different approaches to remove low-frequency noises from OBS recordings but mainly focused on the vertical component. The records of horizontal components, which are crucial for the application of many methods in passive seismological analysis of body and surface waves, could not be much improved in the teleseismic frequency band. Here we introduce a noise reduction method, which is derived from the harmonic–percussive separation algorithms used in Zali et al. (2021), in order to separate long-lasting narrowband signals from broadband transients in the OBS signal. This leads to significant noise reduction of OBS records on both the vertical and horizontal components and increases the earthquake signal-to-noise ratio (SNR) without distortion of the broadband earthquake waveforms. This is demonstrated through tests with synthetic data. Both SNR and cross-correlation coefficients showed significant improvements for different realistic noise realizations. The application of denoised signals in surface wave analysis and receiver functions is discussed through tests with synthetic and real data.
Defining the metaverse
(2023)
The term Metaverse is emerging as a result of the late push by multinational technology conglomerates and a recent surge of interest in Web 3.0, Blockchain, NFT, and Cryptocurrencies. From a scientific point of view, there is no definite consensus on what the Metaverse will be like. This paper collects, analyzes, and synthesizes scientific definitions and the accompanying major characteristics of the Metaverse using the methodology of a Systematic Literature Review (SLR). Two revised definitions for the Metaverse are presented, both condensing the key attributes, where the first one is rather simplistic holistic describing “a three-dimensional online environment in which users represented by avatars interact with each other in virtual spaces decoupled from the real physical world”. In contrast, the second definition is specified in a more detailed manner in the paper and further discussed. These comprehensive definitions offer specialized and general scholars an application within and beyond the scientific context of the system science, information system science, computer science, and business informatics, by also introducing open research challenges. Furthermore, an outlook on the social, economic, and technical implications is given, and the preconditions that are necessary for a successful implementation are discussed.
Recent research suggests that design thinking practices may foster the development of needed capabilities in new digitalised landscapes. However, existing publications represent individual contributions, and we lack a holistic understanding of the value of design thinking in a digital world. No review, to date, has offered a holistic retrospection of this research. In response, in this bibliometric review, we aim to shed light on the intellectual structure of multidisciplinary design thinking literature related to capabilities relevant to the digital world in higher education and business settings, highlight current trends and suggest further studies to advance theoretical and empirical underpinnings. Our study addresses this aim using bibliometric methods—bibliographic coupling and co-word analysis as they are particularly suitable for identifying current trends and future research priorities at the forefront of the research. Overall, bibliometric analyses of the publications dealing with the related topics published in the last 10 years (extracted from the Web of Science database) expose six trends and two possible future research developments highlighting the expanding scope of the design thinking scientific field related to capabilities required for the (more sustainable and human-centric) digital world. Relatedly, design thinking becomes a relevant approach to be included in higher education curricula and human resources training to prepare students and workers for the changing work demands. This paper is well-suited for education and business practitioners seeking to embed design thinking capabilities in their curricula and for design thinking and other scholars wanting to understand the field and possible directions for future research.