The results of a questionnaire that should reveal students’ knowledge about the use of computers in mathematics and the relevance of applications of mathematics in our society clearly show that current math teaching does not provide adequate ideas about the importance of computers. We describe the results and give examples of mathematical activities that are suitable to both foster mathematical concepts and widen the mathematical view. Possible changes in the curriculum are discussed.

Digitale Menschmodelle sind wichtige Werkzeuge der Produkt- und Prozessentwicklung. In diesem Beitrag wird der Stand der Technik der Modelle, die in CAx- oder PLM-Systemen eingesetzt werden, dargelegt. Wichtige Eigenschaften der einzelnen Modelle sowie eine zusammenfassende Einschätzung der Vor- und Nachteile werden vorgestellt. / Digital human models are important tools for product and process design. This paper describes state of the art models used within CAx- or PLM-Systems.

Die rechnergestützte Topologieoptimierung wird zur Gestaltoptimierung, also im Wesentlichen zur Gewichtsreduktion von Bauteilen oder komplexeren Strukturen eingesetzt. Da die Funktionalität im Rahmen von FEM-Programmen zur Verfügung gestellt wird, erfordert sie umfangreiche Kenntnisse zur Bedienung der Software und der festigkeitstechnischen Grundlagen und wird daher überwiegend von Berechnungsexperten im rein technischen Kontext im Maschinenbau oder Luft- und Raumfahrzeugbau angewendet. Allerdings zeigen vereinzelte Arbeiten wie die Sitzmöbel »Bone Furniture«, die aus einer Zusammenarbeit des Studios »Joris Laarman Lab« mit Opel resultieren (Laarman 2006, Abbildung 1), dass derartige Methoden für das Design interessant sein können. [... aus der Einleitung]

The results of a questionnaire that should reveal students’ knowledge about the use of computers in mathematics and the relevance of applications of mathematics in our society clearly show that current math teaching does not provide adequate ideas about the importance of computers. We describe the results and give examples of mathematical activities that are suitable to both foster mathematical concepts and widen the mathematical view. Possible changes in the curriculum are discussed.

An der TU Chemnitz haben sich seit über zwei Jahrzehnten die Gebiete der rechnergestützten Wissenschaften (Computational Science) sowie des parallelen und verteilten Hochleistungsrechnens mit zunehmender Verzahnung entwickelt. Die Koordinierung und Bündelung entsprechender Forschungsarbeiten in der Profillinie 6 “Modellierung, Simulation, Hochleistungsrechnen” wird es ermöglichen, im internationalen Wettbewerb des Wissens mitzuhalten.

A compressible Euler-Euler computational fluid dynamics (CFD) model for vapor, gas, and pseudo-cavitation in oil-hydraulic flows is presented. For vapor, the Zwart-Gerber-Belamri (ZGB) model is used and for gas cavitation, the Lifante model. The aim is to determine the empirical parameters within the cavitation models for hydraulic oil by comparing CFD results to experiments in a realistic valve. The cavitating flow is visualized and measured for numerous operating points. By degassing, states of pure vapor cavitation are generated. The major findings are: (1) large eddy simulation turbulence modeling is essential, (2) vapor cavitation in mineral oil can be simulated very well with the ZGB model using the determined parameter, and (3) gas cavitation model provides useful results although not all details can be reflected and its scope is limited.

With social media now being ubiquitously used by citizens and political actors, concerns over the incivility of interactions on these platforms have grown. While research has already started to investigate some of the factors that lead users to leave incivil comments on political social media posts, we are lacking a comprehensive understanding of the influence of platform, post, and person characteristics. Using automated text analysis methods on a large body of U.S. Congress Members' social media posts (n = 253,884) and the associated user comments (n = 49,508,863), we investigate how different social media platforms (Facebook, Twitter), characteristics of the original post (e.g., incivility, reach), and personal characteristics of the politicians (e.g., gender, ethnicity) affect the occurrence of incivil user comments. Our results show that ~23% of all comments can be classified as incivil but that there are important temporal and contextual dynamics. Having incivil comments on one's social media page seems more likely on Twitter than on Facebook and more likely when politicians use incivil language themselves, while the influence of personal characteristics is less clear-cut. Our findings add to the literature on political incivility by providing important insights regarding the dynamics of uncivil discourse, thus helping platforms, political actors, and educators to address associated problems.

Darmkrebs ist ein weit verbreitetes Leiden, das durch erworbene, überwiegend sequenzielle Mutationen in einer kleinen Zahl Onkogene verursacht wird. Diese beeinflussen die zelluläre Signalübertragung. Um Auftreten und Progression kolorektaler Karzinome zu verstehen, müssen daher Transkriptome, Phosphoproteome und phänotypische Proteinmarker individueller Zellen berücksichtigt werden. Die Einzelzell-RNS-Sequenzierung bietet die erste dieser Fähigkeiten, während Techniken zur Messung von Proteinen auf Einzelzellebene noch wenig verbreitet sind. Hauptziel meiner Forschung war es, Massenzytometrie für Darmkrebsmodelle anzupassen und so Studien intrazellulärer Signalnetzwerke zu ermöglichen. Auf Basis etablierter Protokolle habe ich eine Methodologie entwickelt, mit der sich epitheliale Zellkulturen untersuchen lassen. Außerdem habe ich Best Practices für die Analyse von Massenzytometriedaten aufgestellt. So konnte ich zeigen, dass die Aktivierung des ERK-Signalwegs in KRAS-aktivierten Dünndarmorganoiden transgener Mäuse graduell unterschiedlich ist. Bei Aktivierung von BRAF, dem direkten Aktivierungsziel von KRAS, geht diese Eigenschaft verloren. Ich habe Statistik angewendet, um Zelltypeigenschaften aus dem Massenzytometrie-Datensatz zu extrahieren. So konnte ich zeigen, dass onkogenes KRAS zwar nicht den ERK-Signalweg signifikant aktiviert, aber die gesamte Zellpopulation in Richtung eines Stammzellphänotyps verschiebt. Mithilfe einer Serie von sequenziell CRISPR-mutierten humanen Kolonorganoiden untersuchte ich anschließend, wie sich Signalaktivität und Zellphänotypen in Abhängigkeit einzelner Onkogene der Darmkrebsentwicklung verändern. Auf Basis des intestinalen Kryptenmarkers EphB2 definierte ich dafür eine Pseudo-Differenzierungsachse. Meine Ergebnisse zeigen, dass sich die gesamte Zellpopulation während der Darmkrebsentstehung zwar in Richtung Stammzelligkeit verschiebt, diese Progression jedoch nicht durch jedes Onkogen gleichermaßen vorangetrieben wird. / Colorectal cancer (CRC) is a widespread disease caused by acquired, predominantly sequential, mutations in a limited set of oncogenes. They in turn influence cellular signalling and enable clonal advantages of tumour cells over their surrounding stroma. To understand the emergence and progression of CRC it is therefore crucial to assess transcriptomes, phospho-proteomes, and phenotype protein markers of individual cells. Single-cell RNA sequencing already enables the foremost of these capabilities while single-cell (phospho)-proteomic techniques are not yet widely established. Primary goal of my research was adapting mass cytometry (MC) for 2D and 3D CRC model systems and characterising cell signalling as well as phenotype changes in intestinal 3D organoids during CRC progression. Based on established MC protocols I devised a methodology suited for measuring epithelial cell cultures and also best practices for data analysis. With this set of tools I could show that ERK signalling is graded in KRAS-activated mouse small intestinal organoids, but not when KRAS downstream target BRAF is mutated active. I used principal component analysis (PCA) and k-means clustering to extract cell-type information from the MC dataset and could show that while oncogenic KRAS does not significantly change downstream ERK signalling, it globally shifts cells towards a crypt-like phenotype. Using a series of sequentially CRISPR-mutated human colon organoids I then investigated how signalling and cell phenotypes change in response to each newly acquired oncogene of the canonical CRC progression. Based on intestinal crypt-to-villus marker EphB2, I defined a pseudo-differentiation axis. My findings showed that, although cells generally shift towards a stem-like cell phenotype during CRC progression, this shift is not continuous.

An der TU Chemnitz haben sich seit über zwei Jahrzehnten die Gebiete der rechnergestützten Wissenschaften (Computational Science) sowie des parallelen und verteilten Hochleistungsrechnens mit zunehmender Verzahnung entwickelt. Die Koordinierung und Bündelung entsprechender Forschungsarbeiten in der Profillinie 6 “Modellierung, Simulation, Hochleistungsrechnen” wird es ermöglichen, im internationalen Wettbewerb des Wissens mitzuhalten.

Digitale Menschmodelle sind wichtige Werkzeuge der Produkt- und Prozessentwicklung. In diesem Beitrag wird der Stand der Technik der Modelle, die in CAx- oder PLM-Systemen eingesetzt werden, dargelegt. Wichtige Eigenschaften der einzelnen Modelle sowie eine zusammenfassende Einschätzung der Vor- und Nachteile werden vorgestellt. / Digital human models are important tools for product and process design. This paper describes state of the art models used within CAx- or PLM-Systems.