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Der Gegenstand dieser Dissertation sind Konversionsprozesse von Angehörigen der Evangelischen Landeskirchen in Deutschland (EKD); insbesondere geht es um die Art und Weise, wie Menschen die Veränderung ihrer Persönlichen Religion erleben. Die Theorie ist aus der religionssoziologischen, religionswissenschaftlichen und religionspsychologischen Konversionsforschung der letzten 100 Jahre abgeleitet und mittels quantitativer Verfahren geprüft worden. Drei Ergebnisse sind für die Arbeit zentral: 1. Anstatt Mitglieder devianter religiöser Gruppen zu befragen und die Motivlagen zur Mitgliedschaft zu erforschen, bilden Aussagen von Angehörigen der Evangelischen Kirchen in Deutschland die Datengrundlage. Auch bei ihnen ist nachweisbar, dass Konversionen zu biographischen Rekonstruktionen führen, die sich an der Norm der Religionsgemeinschaft orientieren. In der EKD ist das normative Spektrum breit, sodass hier Konversion sowohl als plötzliche (radikale) Veränderung als auch als gradueller Wandel sowie als unbewusster Prozess im Laufe der Biographie erlebt wird. 2. Über die biographische Rekonstruktion des Vorher-Nachher-Unterschieds der veränderten Persönlichen Religion hinaus sollten die Befragten angeben, als wie intensiv oder umfassend sie diese Veränderung erlebt haben. Anhand der Daten lässt sich zeigen, dass bei einem intensiveren Veränderungserleben auch die persönliche Religion zentraler für die Lebensvollzüge ist. 3. Die quantitativen Methoden haben es ermöglicht, sowohl die soziale Normzuordnung als auch das psychische Intensivierungserleben in ihrer Bedeutsamkeit für die Erklärung von Konversionsprozessen zu vergleichen. Beide Zugänge ergänzen einander in Abhängigkeit der Fragestellung: Die Zuordnung zur sozial normierten Erlebensweise der Konversion ist der stärkere Prädiktor für die biographsiche Rekonstruktion, die erlebte Intensität der Verändung ist der stärkere Prädiktor für den Zentralität der Persönlichen Religion (außer für den seltenen plötzlichen Konversionstyp). Allerdings trägt der jeweils andere Prädiktor zusätzlich zur Varianzaufklärung der jeweiligen zu erklärenden Variable bei. In einem umfassenderen Rahmen wird für die Religionswissenschaft diskutiert, dass religionssoziologische Theorieansätze sinnvoll und notwendig durch religionspsychologische ergänzt werden sollten.

In our experience of teaching Calculus to engineering undergraduates we have had to grapple with many different problems. A major hurdle has been students’ inability to appreciate the importance of the theory. In their view the theoretical part of mathematics is separate from the computing part. In general, students also believe that they can pass their exams even though they do not have a real understanding of the theory behind the problems they are required to solve. In an effort to surmount these difficulties we tried to find ways to make students better understand the theoretical part of Calculus. This paper describes our experience of teaching Calculus. It reports on the continuation of our previous research.

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Numerous vibrating electromechanical systems lack a rigid connection to the inertial frame. An artificial inertial frame can be generated by a shaker, which compensates for vibrations. In this article, we present an encapsulated and perforated unimorph bending plate for this purpose. Vibrations can be compensated up to the first eigenfrequency of the system. As basis for an efficient system simulation and optimization, a new three-port multi-domain network model was developed. An extension qualifies the network for the simulation of the acoustical behavior inside the capsule. Network parameters are determined using finite element simulations. The dynamic behavior of the network model agrees with the finite element simulation results up to the first resonance of the system. The network model was verified by measurements on a laboratory setup, too. Furthermore, the network model could be simplified and was applied to determine the influence of various parameters on the stabilization performance of the plate transducer. The performance of the piezoelectric bending plate for position stabilization had been in addition investigated experimentally by measurements on a macroscopic capsule.

Written summative online examinations are usually conducted virtually from remote locations (Bloh, 2006) and ofer various advantages and challenges like high fexibility, low travelling cost and lower climate impact due to less paper consumption (Alruwais et al., 2018; Guàrdia et al.,2017). But virtual methods will not necessarily simplify the examination process at universities (Broadfoot, 2016). Observations at Technische Universität Dresden (TUD) have shown that even with a high level of efort in creating summative e-assessment online, it is hardly possible to develop a widely accepted method for implementation of written online exams mostly because it is technically complicated and leaves not enough room for various didactical approaches. Summative e-assessment has been the exception before 2020 (Riedel & Möbius, 2018) and the rush to digitize written exams due to the pandemic leaves both students and teachers dissatisfed with the outcome of the many written online exam approaches (Handke & Schäfer, 2012). Research shows how socio-demographics infuence the success of e-assessment (Bahar & Asi, 2018) or address security issues for users (Uotinen et al., 2020). But there is no research so far on specifc technical limitations that infuence students’ performance in written online exams. This paper addresses that gap with a quantitative analysis of a survey of business and economics students at TUD in the winter semester 2020/2021, who were examined exclusively virtually due to the pandemic. With these fndings, new technical and didactical methods for the implementation of summative e-assessment can be developed. [Aus: Introduction]

The recognition of hand signs is important for several applications. Myographic methods, such as surface electromyography (sEMG), force myography (FMG) and surface electrical impedance myography (sEIM) deliver interesting physiological signals, can build the basis for hand signs recognition and are subjected to investigation by a limited number of sensors at suitable positions and adequate signal processing algorithms for perspective implementation in wearable embedded systems. A database has been collected with measurements of American sign language (ASL) gestures at the forearm and wrist of more than 100 healthy persons in total. Novel classification methods have been developed based on Extreme Learning Machine (ELM) supported by a grasshopper optimization algorithm (GOA) as a core weight pruning process. A K-tournament selection strategy introduced to the GOA ensures its population’s diversity. The K-Tournament Grasshopper Optimization Algorithm (KTGOA) has been further improved for discrete optimization problems and implemented to select the ELM weights as a K-Tournament Grasshopper Extreme Learner (KTGEL). To improve the balance between exploration and exploitation, the balancing coefficients of the KTGEL are subjected to uniform randomization. The resulting Random K-Tournament Grasshopper Extreme Learner (RKTGEL) is a novel classifier with a simultaneously automated feature selection. In a first stage and based on the conventional ELM method, the number of sensors and their positions have been investigated. For FMG, it has been shown that 8 sensors are suitable, for sEMG, only 2 sensors are suitable and for sEIM, 4 equidistant electrodes are suitable for measurements in the frequency range from 1 kHz to 4 kHz. In a second step, different collections of hand signs having reduced ambiguity, middle ambiguity and great ambiguity have been defined and subjected to classification by the novel algorithms. Combinations between sEMG and FMG or between sEIM and FMG reach thereby an accuracy of 100% in the cases of small and medium ambiguous signs collection even with data collected from at least 20 subjects. However, for the case of a high ambiguity, a targeted reduction of ambiguity by excluding hand signs with a high similarity is necessary. From the set of 20 gestures with a high level of ambiguity and after excluding respectively one hand sign from 6 ambiguous gesture pairs and the ambiguous sign ’Z’, 13 signs remained including letters and numbers collected from 40 subjects with 2 sEMG and 8 FMG sensors. After reduction of ambiguity, the RKTGEL reached an overall accuracy of 97%.:1 Introduction 2 Hand Gesture Recognition based on Myography 3 Extreme Learning Machine 4 Random K-Tournament Grasshopper Extreme Learner 5 Data Collection and Pre-Processing 6 Implementation of the Random K-Tournament Grasshopper Extreme Learner 7 Summary and Outlook / Die Handzeichenerkennung ist für verschiedene Anwendungen wichtig. Myographische Methoden, wie die Oberflächen-Elektromyographie (sEMG), die Kraft-Myographie (FMG) und die Oberflächen-Elektrische-Impedanz-Myographie (sEIM) liefern interessante physiologische Signale, die die Grundlage für die Erkennung von Handzeichen bilden können und mit einer begrenzten Anzahl von Sensoren an geeigneten Positionen und geeigneten Signalverarbeitungsalgorithmen für eine perspektivische Implementierung in tragbare eingebettete Systeme untersucht werden müssen. Eine Datenbank mit Messungen von Gesten der amerikanischen Gebärdensprache (ASL) am Unterarm und Handgelenk von insgesamt mehr als 100 gesunden Personen wurde erhoben. Neuartige Klassifizierungsmethoden wurden entwickelt, die auf einer Extreme Lernmaschine (ELM) basieren, unterstützt durch einen Grashüpfer-Optimierungsalgorithmus (GOA) als zentralen Prozess für das Verbindungspruning. Eine K-Tournament-Auswahlstrategie, die in den GOA eingeführt wurde, gewährleistet die Diversität seiner Population. Der K-Tournament-Grashüpfer-Optimierungsalgorithmus (KT-GOA) wurde für diskrete Optimierungsprobleme weiter verbessert und zur Auswahl der ELM-Gewichte als K-Tournament-Grashüpfer-Extrem-Lerner (KTGEL) implementiert. Um das Gleichgewicht zwischen Exploration und Exploitation zu verbessern, werden die Ausgleichskoeffizienten des KTGEL einer gleichmäßigen Randomisierung unterzogen. Der resultierende 'Random K-Tournament Grasshopper Extreme Learner (RKTGEL)' ist ein neuartiger Klassifikator mit einer gleichzeitig automatisierten Merkmalsselektion. In einem ersten Schritt und basierend auf der konventionellen ELM-Methode wurden die Anzahl der Sensoren und deren Positionen untersucht. Für FMG hat sich gezeigt, dass 8 Sensoren geeignet sind, für sEMG sind nur 2 Sensoren geeignet und für sEIM sind 4 äquidistante Elektroden für Messungen im Frequenzbereich von 1 kHz bis 4 kHz geeignet. In einem zweiten Schritt wurden verschiedene Kollektionen von Handzeichen mit reduzierter Mehrdeutigkeit, mittlerer Mehrdeutigkeit und großer Mehrdeutigkeit definiert und durch die neuartigen Algorithmen einer Klassifizierung unterzogen. Kombinationen zwischen sEMG und FMG bzw. zwischen sEIM und FMG erreichen dabei in den Fällen der klein- und mittelmehrdeutigen Zeichensammlung selbst bei Daten von mindestens 20 Probanden eine Genauigkeit von insgesamt 100%. Für den Fall einer hohen Mehrdeutigkeit ist jedoch eine gezielte Reduktion der Mehrdeutigkeit durch Ausschluss von Handzeichen mit hoher Ähnlichkeit notwendig. Aus der Menge von 20 Gesten mit hoher Mehrdeutigkeit und nach Ausschluss von jeweils einem Handzeichen aus 6 mehrdeutigen Gestenpaaren und dem mehrdeutigen Zeichen ’Z’ blieben 13 Zeichen, darunter Buchstaben und Zahlen, die von 40 Probanden mit 2 sEMG- und 8 FMG-Sensoren erhoben wurden. Nach der Reduzierung der Mehrdeutigkeit erreichte das RKTGEL eine Gesamtgenauigkeit von 97%.:1 Introduction 2 Hand Gesture Recognition based on Myography 3 Extreme Learning Machine 4 Random K-Tournament Grasshopper Extreme Learner 5 Data Collection and Pre-Processing 6 Implementation of the Random K-Tournament Grasshopper Extreme Learner 7 Summary and Outlook

Utrahochenergetische kosmische Strahlung (ultra-high-energy cosmic rays -- UHECR) besteht aus ionisierten Atomkernen mit den höchsten Teilchenergien, die je gemessen wurden. Zwar wurden die Quellen von UHECRs noch nicht eindeutig identifiziert, doch gibt es deutliche Anzeichen, dass sie extragalaktisch sind. Um die Beobachtungen zu interpretieren, wird ein Modell der Wechselwirkungen mit Photofeldern sowohl in der Quelle als auch während der extragalaktischen Propagation benötigt. Bei diesen Wechselwirkungen werden sekundäre Neutrinos erzeugt. Diese Dissertation behandelt Modelle der Quellen von UHECRs und die damit verbundene Produktion von Neutrinos sowohl in den Quellen als auch während der Propagation. Dafür wurde ein neuer Code, PriNCe, für die Propagation von UHECRs entwickelt. Dieser Code wird in einem umfangreichen Parameterscan für ein generisches Quellenmodell angewendet, welches mit dem Spektralindex, der maximalen Rigidität, der kosmologischen Quellenverteilung und der chemischen Komposition als freie Parameter definiert ist. Dabei wird der Einfluss von verschiedenen Photodisintegrations- und Luftschauermodellen auf die erwarteten Eigenschaften der Quellen demonstriert. Der Fluss kosmogenischer Neutrinos, der sich daraus robust vorhersagen lässt, liegt außerhalb der Reichweite aller derzeit geplanten Neutrinodetektoren. GRBs als mögliche Quellen von UHECRs werden im Multi-Collision Internal-Shock Modell simuliert, welches die Abhängigkeit der Strahlungsprozesse von den verschiedenen Dissipationsradien im Plasmajet berücksichtigt. Für dieses Modell wird der Effekt demonstriert, den verschiedene Annahmen über die anfängliche Verteilung des Plasmajets und das hydrodynamische Modell auf die resultierende UHECR- und Neutrinosstrahlung haben. Für den Gammastrahlenblitz GRB170817A, welcher zusammen mit einem Gravitationswellensignal beobachtet wurde, werden Vorhersagen für den Neutrinofluss und ihre Abhängigkeit vom Beobachtungswinkel gemacht. / Ultra-high-energy cosmic rays (UHECRs) are the most energetic particles observed in the Universe. While the astrophysical sources of UHECRs have not yet been uniquely identified, there are strong indications for an extragalactic origin. The interpretation of the observations requires both simulations of UHECR acceleration and energy losses inside the source environment as well as interactions during extragalactic propagation. Due to their extreme energies, UHECR will interact with photons in these environments, producing a flux of secondary neutrinos. This dissertation deals with models of UHECR sources and the accompanying neutrino production in the source environment and during extragalactic propagation. We have developed a new, computationally efficient code, PriNCe, for the extragalactic propagation of UHECR nuclei. The PriNCe code is applied for an extensive parameter scan of a generic source model that is described by the spectral index, the maximal rigidity, the cosmological source evolution and the injected mass composition. In this scan, we demonstrate the impact of different disintegration and air-shower models on the inferred source properties. A prediction for the expected flux of cosmogenic neutrinos is also derived. GRBs are discussed as specific UHECR source candidates in the multi-collision internal-shock model. This model takes the radiation from different radii in the GRB outflow into account. We demonstrate how different assumptions about the initial setup of the jet and the hydrodynamic collision model impact the production of UHECRs and neutrinos. Motivated by the multi-messenger observation of GRB170817A, we discuss the expected neutrino production from this GRB and its dependence on the observation angle. We show that the neutrino flux for this event is at least four orders of magnitude below the detection limit for different geometries of the plasma jet.

Es gibt berufliche Hautreinigungsmittel für verschiedene Arten und Grade von Verschmutzungen, allerdings ohne rechtlich bindende Vorgaben für die Hersteller bei der Produktauslobung. Das führt zur Anwendung diverser, herstellerabhängiger Prüfverfahren, die zu nicht vergleichbaren Angaben bei Hautreinigungsprodukten führen. Folglich ist eine begründete Produktauswahl aktuell für den Anwender nur begrenzt möglich. Ziel dieser Arbeit ist es, ein standardisiertes In-vivo-Reinigungsmodell zu entwickeln. Zentral in diesem Kontext sind die wissenschaftliche Begründung und Validierung von Modellschmutzen und die Standardisierung der Reinigungsprozedur. Um eine nachhaltige Umsetzung des In-vivo-Modells zu unterstützen, erfolgen einleitend eine einschlägige Literaturrecherche sowie eine Herstellerbefragung zu aktuell eingesetzten Produktprüfverfahren und zur Identifizierung von Anforderungen an das In-vivo-Modell. Ergebnisse dienen der Konzeption eines Kriterienkatalogs für das zu entwickelnde Modell. Für die Modellschmutzbegründung werden eine fragebogenbasierte Datenerhebung bei Beschäftigten und Arbeitssicherheitsbeauftragten und orientierende Betriebsbesichtigungen in unterschiedlichen Berufsgruppen zu Schmutzexpositionen am Arbeitsplatz vorgenommen. Diese so identifizierten Verschmutzungen werden im Anschluss nach physikochemischen Eigenschaften klassifiziert und begründen die mittels Modellschmutzen abzubildenden Schmutzeigenschaften für die Produktauslobung. Insgesamt werden sechs Modellschmutze theoretisch begründet, galenisch formuliert (Kutz 2009), anwendungsorientiert validiert (Elsner et al. 2011, Elsner et al. 2013a) und stehen nun für In-vivo-Reinigungsversuche zur Verfügung. Dabei handelt es sich um einen hydrophilen Modellschmutz (Typ „Mascara“), einen lipophilen Modellschmutz (Typ „W/O-Creme“), zwei filmbildende Modellschmutze (Typ „Dispersionslack“ und Typ „Acryllack“) und zwei Staub-Öl-Mischverschmutzungen unterschiedlicher Haftung (Typ „Altöl“ und Typ „Salbe“). Der Nachweis der Reinigungswirkung erfolgt chromametrisch anhand des L*-Wertes. Zu diesem Zweck sind die Modellschmutze schwarz gefärbt. Für die Standardisierung der Reinigungsprozedur wird der DGUV-Hautwaschapparat aus Osnabrück (OHWA) in Anlehnung an bzw. als Weiterentwicklung von vergleichbaren Geräten wie der Hautwaschmaschine von Schrader (1996) und dem „rotierenden Quirl“ von Tronnier (1965) konstruiert. Er ermöglicht eine standardisierte mechanische Einwirkung auf drei definierte Hautareale am volaren Unterarm und entspricht der Qualitätsnorm DIN EN ISO 13485 für Medizinprodukte. Anpressdruck, Rotation und Dauer der Einwirkung sind einstellbar. Auch geräteübergreifend führt der OHWA zu reproduzierbaren Reinigungseffekten. Durch die herstellerübergreifende Umsetzung der Methode können zukünftig Hautreinigungsmittel entsprechend ihrer Eigenschaften klassifiziert und dadurch die Möglichkeit einer gezielten Produktauswahl geschaffen werden. Ferner kann das Modell von Herstellern für die Produkt(weiter)entwicklung angewendet werden.

Das Transport- und Relaxationsverhalten verschiedener Quantenmodelle wird untersucht. Den ersten Teil der vorliegenden Arbeit bildet die Untersuchung der Transporteigenschaften von speziellen finiten modularen Quantensystemen bzgl. einer Boltzmann-Gleichung (BG). Diese Systeme, in denen unter bestimmten Bedingungen diffusiver Transport beobachtet werden kann, wurden mit verschiedenen Methoden zur Beschreibung von Quantentransport untersucht. Dabei zeigt sich, dass sich das diffusive Transportverhalten in diesen Systemen aus der zugrunde liegenden Schrödinger Dynamik heraus beschreiben lässt. Ob die diffusive Dynamik in diesen Systemen ebenfalls auf der Basis einer BG beschrieben werden kann, wird analytisch und numerisch untersucht. Im zweiten Teil wird die Relaxationsdynamik in quantenmechanischen Vielteilchensystemen untersucht. Speziell wird versucht, die Lebensdauern von angeregten Elektronen (Löchern) in Metallen, welche mit dem Fermi-See der Elektronen wechselwirken, mittels der zeitfaltungsfreien Projektionsoperator-Methode (TCL) zu bestimmen. Letztere liefert einen analytischen Ausdruck für die Dämpfungsrate (inverse Lebensdauer), welche temperaturabhängig ist und im Rahmen von Standard-Streuprozessen interpretiert werden kann. Um dieses analytische Ergebnis zu testen, wird es angewendet, um die Lebensdauern angeregter Elektronen (Löcher) in Aluminium zu bestimmen, für das ein Jellium Modell verwendet wird. Die Ergebnisse, die man über Monte-Carlo-Integration erhält, werden mit experimentellen und theoretischen Daten aus Selbstenergie-Rechnungen verglichen. Des Weiteren werden die Lebensdauern angeregter Elektronen in Kupfer ermittelt, für das ein Tight-Binding-Modell verwendet wird.