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Insekten stellen die artenreichste Klasse des Tierreichs dar, wobei viele der Arten bedroht sind. Das liegt neben dem Klimawandel vor allem an der sich in den letzten Jahrzehnten stark verändernden landwirtschaftlichen Nutzung von Flächen, was zu Lebensraumzerstörung und Habitatfragmentierung führt. Die intensivere Bewirtschaftung von Gunstflächen einerseits, sowie die Flächenaufgabe unrentabler Flächen andererseits, hat schwerwiegende Folgen für Insekten, die an extensiv genutzte Kulturflächen angepasst sind, was besonders durch den abnehmenden Anteil an Spezialisten deutlich wird. Eine Region, die aufgrund des kleinräumigen Nebeneinanders von naturnahen Bereichen und anthropogen geschaffenen Kulturflächen (entlang eines großen Höhengradienten) eine wichtige Rolle für die Biodiversität besitzt, speziell als Lebensraum für Spezialisten aller Artengruppen, sind die Alpen. Auch hier stellt der landwirtschaftliche Nutzungswandel ein großes Problem dar, weshalb es einen nachhaltigen Schutz der extensiv genutzten Kulturlebensräume bedarf. Um zu klären, wie eine nachhaltige Berglandwirtschaft zukünftig erhalten bleiben kann, wurden im ersten Kapitel der Promotion die Regelungsrahmen der internationalen, europäischen, nationalen und regionalen Gesetze näher betrachtet. Es zeigt sich, dass der multifunktionale Ansatz der Alpenkonvention und des zugehörigen Protokolls „Berglandwirtschaft“ nur eine geringe normative Konkretisierung aufweisen und daher nicht im ausreichenden Maße in der Gemeinsamen Agrarpolitik der EU sowie im nationalen Recht umgesetzt werden; dadurch können diese einer negativen Entwicklung in der Berglandwirtschaft nicht ausreichend entgegenwirken. Neben diesen Rechtsgrundlagen fehlt es jedoch auch an naturwissenschaftlichen Grundlagen, um die Auswirkungen des landwirtschaftlichen Nutzungswandels auf alpine und arktische Tierarten zu beurteilen. Untersuchungen mit Charakterarten für diese Kulturräume sind somit erforderlich, wobei Tagfalter aufgrund ihrer Sensibilität gegenüber Umweltveränderungen geeignete Indikatoren sind. Deshalb wurden im zweiten Kapitel der Promotion die beiden Schwestertaxa Boloria pales und B. napaea untersucht, die für arktische und / oder alpine Grünlandflächen typisch sind. Die bisher unbekannte Phylogeographie beider Arten wurde daher mit zwei mitochondrialen und zwei Kerngenen über das gesamte europäische Verbreitungsgebiet untersucht. In diesem Zusammenhang die zwischen- und innerartlichen Auftrennungen analysiert und datiert sowie die ihnen unterliegenden Ausbreitungsmuster entschlüsselt. Um spezielle Anpassungsformen an die arktischen und alpinen Lebensräume der Arten zu entschlüsseln und die Folgen der landwirtschaftlichen Nutzungsänderung richtig einordnen zu können, wurden mehrere Populationen beider Arten freilandökologisch untersucht. Während B. pales über den gesamten alpinen Sommer schlüpfen kann und proterandrische Strukturen zeigt, ist B. napaea durch das Fehlen der Proterandie und ein verkürztes Schlupfzeitfenster eher an die kürzeren, arktischen Sommer angepasst. Obwohl beide Arten die gleichen Nektarquellen nutzen, gibt es aufgrund verschiedener Bedürfnisse Unterschiede in den Nektarpräferenzen zwischen den Geschlechtern; auch innerartliche Unterschiede im Dispersionsverhalten wurden gefunden. Populationen beider Arten können eine kurze Beweidung überleben, wobei der Zeitpunkt der Beweidung von Bedeutung ist; eine Nutzung gegen Ende der Schlupfphase hat einen größeren Einfluss auf die Population. Daneben wurde ein deutlicher Unterschied zwischen Flächen mit langfristiger und fehlender Beweidung gefunden. Neben einer geringen Populationsdichte, gibt es auf ganzjährig beweideten Flächen einen größeren Druck, den Lebensraum zu verlassen und die zurückgelegten Flugdistanzen sind hier auch deutlich größer.
Die endemischen Arganbestände in Südmarokko sind die Quelle des wertvollen Arganöls, sind aber durch bspw. Überweidung oder illegale Feuerholzgewinnung stark übernutzt. Aufforstungsmaßnahmen sind vorhanden, sind aber aufgrund von zu kurz angelegten Bewässerungs- und Schutzverträgen häufig nicht erfolgreich. Das Aufkommen von Neuwuchs ist durch das beinahe restlose Sammeln von Kernen kaum möglich, durch Fällen oder Absterben von Bäumen verringert sich die kronenüberdeckte Fläche und unbedeckte Flächen zwischen den Bäumen nehmen zu.
Die Entwicklung der Arganbestände wurde über den Zeitraum von 1972 und 2018 mit historischen und aktuellen Satellitenbildern untersucht, ein Großteil der Bäume hat sich in dieser Zeit kaum verändert. Zustandsaufnahmen von 2018 zeigten, dass viele dieser Bäume durch Überweidung und Abholzung nur als Sträucher wachsen und so in degradiertem Zustand stabil sind.
Trotz der Degradierung einiger Bäume zeigt sich, dass der Boden unter den Bäumen die höchsten Gehalte an organischer Bodensubstanz und Nährstoffen auf den Flächen aufweist, zwischen zwei Bäumen sind die Gehalte am niedrigsten. Der Einfluss des Baumes auf den Boden geht über die Krone hinaus in Richtung Norden durch Beschattung in der Mittagssonne, Osten durch Windverwehung von Streu und Bodenpartikeln und hangabwärts durch Verspülung von Material.
Über experimentelle Methoden unter und zwischen den Arganbäumen wurden Erkenntnisse zur Bodenerosion gewonnen. Die hydraulische Leitfähigkeit unter Bäumen ist um den Faktor 1,2-1,5 höher als zwischen den Bäumen, Oberflächenabflüsse und Bodenabträge sind unter den Bäumen etwas niedriger, bei degradierten Bäumen ähnlich den Bereichen zwischen den Bäumen. Die unterschiedlichen Flächenbeschaffenheiten wurden mit einem Windkanal untersucht und zeigten, dass gerade frisch gepflügte Flächen hohe Windemissionen verursachen, während Flächen mit hoher Steinbedeckung kaum von Winderosion betroffen sind.
Die Oberflächenabflüsse von den unterschiedlichen Flächentypen werden in die Vorfluter abgeleitet. Die Sedimentdynamik in diesen Wadis wird hauptsächlich von Niederschlag zwischen den Messungen, Einzugsgebiet und Wadilänge und kaum von den verschiedenen Landnutzungen beeinflusst.
Das Landschaftssystem Argan konnte über diesen Multi-Methodenansatz auf verschiedenen Ebenen analysiert werden.
Stress gilt als zentrales Gesundheitsrisiko des 21. Jahrhunderts und wird in der Forschung als multidimensionales Konstrukt auf psychologischer und biologischer Ebene untersucht. Wäh-rend die subjektive Wahrnehmung von Stress nicht mit der biologischen Stressreaktivität zu-sammenhängen muss, ist der negative Einfluss stressassoziierter biologischer Prozesse auf Wohlbefinden und Gesundheit gut belegt. Bereits im Grundschulalter zeigen Kinder eine mit Erwachsenen vergleichbare Stressbelastung und gesundheitliche Folgen, Bewältigungsstrategien sind in diesem Alter allerdings noch nicht vollständig entwickelt. Präventionsprogramme im Grundschulalter sollen Kinder in ihren sich entwickelnden Stressbewältigungsfähigkeiten fördern, wobei sowohl emotionsfokussierte und problemorientierte Ansätze als auch soziale Unterstützung wichtige Faktoren darstellen könnten.
Das einleitende Literatur-Review evaluiert bisherige Stresspräventionsstudien und verdeutlicht, dass zwar die Wirksamkeit und Anwendbarkeit von mehrfaktoriellen Stresspräventionsprogrammen im Rahmen psychometrischer Erhebungen gezeigt werden konnten, biologische Prozesse in der Forschung bisher allerdings nicht erhoben und außer Acht gelassen wurden.
Die empirische Untersuchung in Studie 1 zeigt, dass eine multidimensionale psychobiologische Betrachtungsweise sinnvoll ist, indem sowohl die Psychometrie, als auch psychobiologische Prozesse der Stressreaktion miteinbezogen und die Auswirkungen von Stressprävention auf den verschiedenen Ebenen untersucht wurden. Zwei Kurzinterventionen wurden dazu miteinander verglichen und ihre Wirkung auf psychophysiologischen Ebenen (z.B. Kortisol, α-Amylase und Herzrate) in einem Prä-Post Design geprüft. Eine statistisch signifikante Abnahme psychophysiologischer Stressreaktivität, sowie stressassoziierter psychologischer Symptome verdeutlichte die multidimensionale Wirksamkeit von Stressmanagementtrainings.
Studie 2 wurde im Rahmen der Covid-19-Pandemie entworfen. Die in Studie 1 trainierten Kinder wurden mittels Online-Fragebogenerhebung mit einer Kontrollgruppe hinsichtlich ihrer Stressbelastung verglichen. Die Ergebnisse zeigten eine geringere Belastung und vermehrte günstige Bewältigungsstrategien trainierter Kinder im Vergleich zur Kontrollgruppe.
Diese Ergebnisse heben die Relevanz einer multidimensionalen Betrachtung kindlichen Stresses hervor. Es wurde gezeigt, dass Stresspräventionsprogramme auf den unterschiedlichen Ebenen der Stressreaktion wirken und sogar in gesamtgesellschaftlichen Krisensituationen stresspro-tektiv wirken können. Zukünftige Studien sollten Stresspräventionen im Grundschulalter psychophysiologisch evaluieren und deren Wirkung in Längsschnittstudien beurteilen, um das Verständnis der zugrundeliegenden Mechanismen zu verbessern.
Die Effekte diverser Hormone auf das Sozialverhalten von Männern und Frauen sind nicht vollständig geklärt, da eine genaue Messung dieser, sowie eine Ableitung kausaler Zusammenhänge, die Forschung seither vor Herausforderungen stellt. Umso wichtiger sind Studien, welche versuchen für konfundierende Aspekte zu kontrollieren und die hormonellen oder endokrinen Effekte auf das Sozialverhalten und die soziale Kognition zu untersuchen. Während Studien bereits Effekte von akutem Stress auf Sozialverhalten zeigten, sind die zugrundeliegenden neurobiologischen Mechanismen nicht vollständig bekannt, da hierfür ein rein pharmakologischer Ansatz von Nöten wäre. Die wenigen Studien, die einen solchen wählten, zeigen konträre Befunde. Bisherige Untersuchungen mit psychosozialen Stressoren lassen jedoch prosoziale Tendenzen nach Stress sowohl für Männer als auch für Frauen vermuten. Darüber hinaus sind auch Untersuchungen zu weiblichen Geschlechtshormonen und ihrem Einfluss auf Sozialverhalten sowie die soziale Kognition bei Frauen besonders herausfordernd durch die hormonellen Schwankungen während des Menstruationszyklus oder auch Veränderungen durch die Einnahme oraler Kontrazeptiva. Studien die sowohl Zyklusphasen als auch die Effekte von oralen Kontrazeptiva untersuchten, deuten aber bereits auf Unterschiede zwischen den verschiedenen Phasen, sowie Frauen mit natürlichem Zyklus und Einnahme oraler Kontrazeptiva hin.
Der theoretische Teil beschreibt die Grundlagen zur Stressreaktion des Menschen und die hormonellen Veränderungen weiblicher Geschlechtshormone. Folgend, soll ein Kapitel zur aktuellen Forschungslage zu Effekten von akutem Stress auf Sozialverhalten und die soziale Kognition einen Überblick über die bisherige Befundlage schaffen. Die erste empirische Studie, welche die Effekte von Hydrocortison auf das Sozialverhalten und die Emotionserkennung untersucht, soll anschließend in diese aktuelle Befundlage eingeordnet werden und zu der weniger erforschten Sparte der pharmakologischen Studien beitragen. Die zweite empirische Studie befasst sich folgend mit den Effekten weiblicher Geschlechtshormone auf Sozialverhalten und Empathie, genauer wie auch Zyklusphasen und orale Kontrazeptiva (über Hormone vermittelt) einen Einfluss bei Frauen nehmen. Abschließend sollen die Effekte von Stresshormonen bei Männern, und modulierende Eigenschaften weiblicher Geschlechtshormone, Zyklusphasen und oraler Kontrazeptiva bei Frauen, jeweils in Hinblick auf Sozialverhalten und die soziale Kognition diskutiert werden.
Erlebnisgenese im Tourismus
(2021)
Das Thema des Erlebnisses steht bereits seit langem im Fokus von Anbietern von Dienstleistungen. Dies gilt insbesondere für den Tourismus, einer Branche, deren Produkte zu einem signifikanten Teil aus solchen bestehen. Entsprechend der Prominenz des Themas, vor allem in den Bereichen touristischer Produktentwicklung und Marketing, ist dieses bereits breit in der Forschung diskutiert worden.
Trotz ausgiebiger Publikationsaktivitäten ist der tatsächliche Wissensstand in diesem Thema dennoch auffällig gering. Ein wichtiges Problem liegt darin begründet, dass die Terminologie im Bereich von Erlebnissen noch nicht allgemein akzeptiert und scharf abgegrenzt ist. So muss zwischen Erlebnissen und Erfahrungen unterschieden werden. Erstere treten während des Prozesses der Wahrnehmung einer touristischen Dienstleistung auf und bilden die Basis für Erfahrungen, welche prägend hinsichtlich der Wahrnehmung wirken und im Gesamtkontext der Reise betrachtet werden. Dieser Unterscheidung wird nicht nur in der englischsprachigen Literatur, in der beide Begriffe mit dem Begriff Experience beschrieben werden, sondern auch in der deutschsprachigen Literatur zumeist zu wenig Rechnung getragen, was dazu führt, dass häufig zu Erlebnissen publiziert wird, obwohl eigentlich Erfahrungen beschrieben werden. Problematisch ist dies vor allem, weil damit ein Phänomen untersucht wird, dessen Basis nahezu gänzlich unbekannt ist. Wichtige Fragen, welche zum Verständnis von Erlebnissen und damit auch von Erfahrungen bleiben unbeantwortet:
1) Welche Faktoren werden in der Genese von Erlebnissen wirksam?
2) Wie wirken diese zusammen?
3) Wie wird die Stärke eines Erlebnisses determiniert?
4) Wie werden Erlebnisse stark genug um den Konsum einer touristischen Dienstleistung zu prägen und damit gegebenenfalls zu Erfahrungen zu werden?
In der vorliegenden Arbeit wurden diese Fragen beantwortet, womit ein erster Schritt in Richtung der Füllung einer für die Tourismuswissenschaft nicht unbedeutenden Forschungslücke gelungen ist.
Um Erlebnisse, den Prozess der Genese dieser und deren Bewertung durch den Gast verstehen zu können, wurde ein triangulierter, zweistufiger Forschungsprozess ersonnen und in einem naturtouristischen Setting im Nationalpark Vorpommersche Boddenlandschaft zur Anwendung gebracht. Es handelt sich dabei um einen Mixed-Methods-Ansatz:
1) Induktive-qualitative Studie auf Basis der Grounded Theory
a. Ziel: Identifikation von Wirkkomponenten und deren Zusammenspiel und Generierung eines Modells
b. Methoden: Verdeckte Beobachtung und narrative Interviews
c. Ergebnisse: Modelle der Genese punktueller Erlebnisse und prägender Erlebnisse
2) Deduktive-quantitative Studie
a. Ziel: Überprüfung und Konkretisierung der in 1) generierten Modelle
b. Methoden: Fragebogengestützte, quantitative Befragung und Auswertung mittels multivariater Verfahren
c. Ergebnisse: Zusammenfassung der beiden Modelle zu einem finalen Modell der Erlebnis- und Erfahrungsgenese
Das Ergebnis des Vorgehens ist ein empirisch erarbeitetes und validiertes, detailliertes Modell der Genese von Erlebnissen und der Bewertung dieser durch den Erlebenden in Bezug auf deren Fähigkeit zu Erfahrungen zu werden.
Neben der Aufarbeitung und Konkretisierung dieses Prozesses konnte zusätzlich die in viele Richtungen diskutierte Bedeutung von Erwartungen und Produktzufriedenheit mit Blick auf die Bewertung von Erlebnissen geklärt werden. So konnte empirisch nachgewiesen werden, dass Erlebnisse, die auf Überraschungen, dem Unerwarteten, basierten besonders resistent gegenüber Störfaktoren waren und positive Erlebnisse zwar durchaus im Zusammenhang mit Produktzufriedenheit stehen aber sich vor allem durch eine zumindest temporär gesteigerte Lebenszufriedenheit manifestieren. Damit konnte das Hauptkriterium für die Bewertung von Erlebnissen mit Blick auf ihre Tauglichkeit zu Erfahrungen identifiziert werden.
Für die weitere Forschung kann die vorliegende Arbeit mit dem finalen Modell der Erlebnis- und Erfahrungsgenese einen soliden Ausgangspunkt bilden. So bieten zahlreiche Faktoren im Modell die Möglichkeit zur weiteren Forschung. Auch sollten die Ergebnisse in weiteren touristischen Kontexten überprüft werden.
Für die touristische Praxis kann die vorliegende Arbeit zahlreiche Hinweise geben. So bedeutet die Generierung von Erlebnissen im touristischen Kontext mehr als nur die Erfüllung von Erwartungen. Die widerstandsfähigsten Erlebnisse sind jene, die den Gast zu überraschen vermögen. Ein qualitativ hochwertiges, den Gast zufriedenstellendes Produkt ist dabei nicht mehr als ein Basisfaktor. Wirklich erfolgreich ist ein erlebnisbasierender Ansatz nur dann, wenn dieser es vermag die Lebenszufriedenheit des Gastes zu steigern.
Heterogenität ist Teil des (Schul-)Alltags, was sich in den Lerngruppen widerspiegelt, die Lehrkräfte in der Schule vorfinden. Unterschiedlichen Bedürfnissen auf Seiten der Schüler/-innenschaft soll – und das ist in zahlreichen der Öffentlichkeit zugänglichen Dokumenten, wie Schulgesetzen, Schulordnungen und Standards für die Lehrerbildung festgeschrieben – in Form von Differenzierung begegnet werden. Innerhalb dieser Dissertation wird untersucht, wie Binnendifferenzierung auf Mikroebene in der Schulpraxis implementiert wird. Dabei werden die Einsatzhäufigkeit binnendifferenzierender Maßnahmen und Kontextvariablen von Binnendifferenzierung untersucht. Anhand einer Stichprobe von N = 295 Lehrkräften verschiedener Schulformen, die die Fächer Deutsch und/oder Englisch unterrichten, wurde u.a. gezeigt, dass Binnendifferenzierung allgemein nicht (sehr) häufig eingesetzt wird, dass manche Maßnahmen häufiger Einsatz finden als andere, dass an Gymnasien Binnendifferenzierung nicht so häufig eingesetzt wird, wie an anderen Schulformen und dass die Einsatzhäufigkeit bedingende Kontextfaktoren bspw. kollegiale Zusammenarbeit bei der Unterrichtsplanung und -durchführung, die wahrgenommene Qualität der Lehramtsausbildung hinsichtlich des Umgangs mit Heterogenität und die Bereitschaft zur Implementation von Binnendifferenzierung sind und auch Einstellungen zu Binnendifferenzierung und (Lehrer/-innen)Selbstwirksamkeitserwartungen in Zusammenhang mit dem Maßnahmeneinsatz stehen. Die durchgeführte Post-hoc Analyse zeigte bzgl. Einsatzhäufigkeit weiterhin Zusammenhänge zwischen der Persönlichkeit der Lehrkräfte und der Schulform, an der diese unterrichten. Die Ergebnisse entstammen der Schulpraxis und liefern deshalb praktische Implikationen, wie bspw. Hinweise zur Steigerung der Qualität der Lehramtsausbildung, die neben zukünftigen Forschungsansätzen im Rahmen dieser Arbeit expliziert werden.
Gewährleistung 4.0
(2021)
Ist das bestehende Rechtssystem auf technischen Fortschritt vorbereitet?
Gunnar Schilling untersucht diese Frage mit Blick auf die automatisierte Abwicklung von Gewährleistungsrechten. Er nimmt eine Analyse des geltenden Rechtsrahmens vor und schlägt schließlich ein separates Regelungsregime
für automatisierte Kaufverträge vor.
In vielen Branchen und vor allem in großen Unternehmen gehört eine Unterstützung von Geschäftsprozessen durch Workflow-Management-Systeme zum gelebten Alltag. Im Zentrum steht dabei die Steuerung kontrollflussorientierter Abläufe, während Prozesse mit einem Schwerpunkt auf Daten, Informationen und Wissen meist außen vor bleiben. Solche wissensintensive Prozesse (engl.: knowledge intensive processes) (KiPs) sind Untersuchungsgegenstand in vielen aktuellen Studien, welche ein derzeit aktives Forschungsgebiet formen.
Im Vordergrund solcher KiPs steht dabei das durch die mitwirkenden Personen eingebrachte Wissen, welches in einem wesentlichen Maß die Prozessausführung beeinflusst, hierdurch jedoch die Bearbeitung komplexer und meist hoch volatiler Prozesse ermöglicht. Hierbei handelt es sich zumeist um entscheidungsintensive Prozesse, Prozesse zur Wissensakquisition oder Prozesse, die zu einer Vielzahl unterschiedlicher Prozessabläufe führen können.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Ansatz entwickelt und vorgestellt, der sich der Modellierung, Visualisierung und Ausführung wissensintensiver Prozesse unter Verwendung Semantischer Technologien widmet. Hierzu werden als die zentralen Anforderungen zur Ausführung von KiPs Flexibilität, Adaptivität und Zielorientierung definiert. Daran anknüpfend werden drei zentrale Grundprinzipien der Prozessmodellierung identifiziert, welche in der ersten Forschungsfrage aufgegriffen werden: „Können die drei Grundprinzipien in einem einheitlichen datenzentrierten, deklarativen, semantischen Ansatz (welcher mit ODD-BP bezeichnet wird) kombiniert werden und können damit die zentralen Anforderungen von KiPs erfüllt werden?”
Die Grundlage für ODD-BP bildet ein Metamodell, welches als Sprachkonstrukt fungiert und die Definition der angestrebten Prozessmodelle erlaubt. Darauf aufbauend wird mit Hilfe von Inferenzierungsregeln ein Verfahren entwickelt, welches das Schlussfolgern von Prozesszuständen ermöglicht und somit eine klassische Workflow-Engine überflüssig macht. Zudem wird eine Methodik eingeführt, die für jede in einem Prozess mitwirkende Person eine maßgeschneiderte, adaptive Prozessvisualisierung ermöglicht, um neben dem Freiheitsgrad der Flexibilität auch eine fundierte Prozessunterstützung bei der Ausführung von KiPs leisten zu können. All dies erfolgt innerhalb einer einheitlichen Wissensbasis, die zum einen die Grundlage für eine vollständige semantische Prozessmodellierung bildet und zum anderen die Möglichkeit zur Integration von Expertenwissen eröffnet. Dieses Expertenwissen kann einen expliziten Beitrag bei der Ausführung wissensintensiver Prozesse leisten und somit die Kollaboration von Mensch und Maschine durch Technologien der symbolischen KI ermöglichen. Die zweite Forschungsfrage greift diesen Aspekt auf: „Kann in dem ODD-BP Ansatz ontologisches Wissen so integriert werden, dass dieses in einer Prozessausführung einen Beitrag leistet?”
Das Metamodell sowie die entwickelten Methoden und Verfahren werden in einem prototypischen, generischen System realisiert, welches grundsätzlich für alle Anwendungsgebiete mit KiPs geeignet ist. Zur Validierung des ODD-BP Ansatzes erfolgt eine Ausrichtung auf den Anwendungsfall einer Notrufabfrage aus dem Leitstellenumfeld. Im Zuge der Evaluation wird gezeigt, wie dieser wissensintensive Ablauf von einer flexiblen, adaptiven und zielorientierten Prozessausführung profitiert. Darüber hinaus wird medizinisches Expertenwissen in den Prozessablauf integriert und es wird nachgewiesen, wie dieses zu verbesserten Prozessergebnissen beiträgt.
Wissensintensive Prozesse stellen Unternehmen und Organisationen in allen Branchen und Anwendungsfällen derzeit vor große Herausforderungen und die Wissenschaft und Forschung widmet sich der Suche nach praxistauglichen Lösungen. Diese Arbeit präsentiert mit ODD-BP einen vielversprechenden Ansatz, indem die Möglichkeiten Semantischer Technologien dazu genutzt werden, eine eng verzahnte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine bei der Ausführung von KiPs zu ermöglichen. Die zur Evaluation fokussierte Notrufabfrage innerhalb von Leitstellen stellt zudem einen höchst relevanten Anwendungsfall dar, da in einem akuten Notfall in kürzester Zeit Entscheidungen getroffen werden müssen, um weitreichenden Schaden abwenden und Leben retten zu können. Durch die Berücksichtigung umfassender Datenmengen und das Ausnutzen verfügbaren Expertenwissens kann so eine schnelle Lagebewertung mit Hilfe der maschinellen Unterstützung erreicht und der Mensch beim Treffen von richtigen Entscheidungen unterstützt werden.
Modellbildung und Umsetzung von Methoden zur energieeffizienten Nutzung von Containertechnologien
(2021)
Die Nutzung von Cloud-Software und skalierten Web-Apps sowie Web-Services hat in den letzten Jahren extrem zugenommen, was zu einem Anstieg der Hochleistungs-Cloud-Rechenzentren führt. Neben der Verbesserung der Dienste spiegelt sich dies auch im weltweiten Stromverbrauch von Rechenzentren wider, der derzeit etwas mehr als 1% (entspricht etwa 200 TWh) beträgt. Prognosen sagen für die kommenden Jahre einen massiven Anstieg des Stromverbrauchs von Cloud-Rechenzentren voraus. Grundlage dieser Bewegung ist die Beschleunigung von Administration und Entwicklung, die unter anderem durch den Einsatz von Containern entsteht. Als Basis für Millionen von Web-Apps und -Services beschleunigen sie die Skalierung, Bereitstellung und Aktualisierung von Cloud-Diensten.
In dieser Arbeit wird aufgezeigt, dass Container zusätzlich zu ihren vielen technischen Vorteilen Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs von Cloud-Rechenzentren bieten, die aus
einer ineffizienten Konfiguration von Containern sowie Container-Laufzeitumgebungen resultieren. Basierend auf einer Umfrage und einer Auswertung geeigneter Literatur werden in einem ersten Schritt wahrscheinliche Probleme beim Einsatz von Containern aufgedeckt. Weiterhin wird die Sensibilität von Administratoren und Entwicklern bezüglich des Energieverbrauchs von Container-Software ermittelt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Umfrage und der Auswertung werden anhand von Standardszenarien im Containerumfeld die Komponenten des de facto Standards Docker untersucht. Anschließend wird ein Modell, bestehend aus Messmethodik, Empfehlungen für eine effiziente
Konfiguration von Containern und Tools, beschrieben. Die Messmethodik sollte einfach anwendbar sein und gängige Technologien in Rechenzentren unterstützen. Darüber hinaus geben die Handlungsempfehlungen sowohl Entwicklern als auch Administratoren die Möglichkeit zu entscheiden, welche Komponenten von Docker im Sinne eines energieeffizienten Einsatzes und in Abhängigkeit vom Einsatzszenario der Container genutzt werden sollten und welche weggelassen werden könnten. Die resultierenden Container können im Sinne der Energieeffizienz auf Servern und gleichermaßen auf PCs und Embedded Systems (als Teil von IoT und Edge Cloud) eingesetzt werden und somit nicht nur dem zuvor beschriebenen Problem in der Cloud entgegenwirken.
Die Arbeit beschäftigt sich zudem mit dem Verhalten von skalierten Webanwendungen. Gängige Orchestrierungswerkzeuge definieren statische Skalierungspunkte für Anwendungen, die in den meisten Fällen auf der CPU-Auslastung basieren. Es wird dargestellt, dass dabei weder die tatsächliche Erreichbarkeit noch der Stromverbrauch der Anwendungen berücksichtigt werden. Es wird der Autoscaler des Open-Source-Container-Orchestrierungswerkzeugs Kubernetes betrachtet, der um ein neu entwickeltes Werkzeug erweitert wird. Es wird deutlich, dass eine dynamische Anpassung der Skalierungspunkte durch eine Vorabauswertung gängiger Nutzungsszenarien sowie Informationen über deren Stromverbrauch und die Erreichbarkeit bei steigender Last erreicht werden kann.
Schließlich folgt eine empirische Untersuchung des generierten Modells in Form von drei Simulationen, die die Auswirkungen auf den Energieverbrauch von Cloud-Rechenzentren darlegen sollen.
Die Dissertation weist nach, dass der Gerichtshof der Europäischen Union (im Folgenden: EuGH) das mitgliedstaatliche Ausgestaltungsermessen bei der Umsetzung von Richtlinien i. S. d. Art. 288 Abs. 3 AEUV, die weitreichendste Form richtlinieninhaltlich vorgesehener Umsetzungsspielräume der Mitgliedstaaten, in unterschiedlicher Art und Weise beschränkt und dabei teilweise gegen Vorgaben des primären Unionsrechts verstößt. Soweit Rechtsverstöße festgestellt werden, macht die Dissertation weiterführend Vorschläge für eine Korrektur der betroffenen unionsgerichtlichen Begrenzungsansätze im Hinblick auf das mitgliedstaatliche Ausgestaltungsermessen bei der Richtlinienumsetzung. Hierzu geht die Dissertation wie folgt vor: Ausgehend von vier in der Einleitung (Kapitel 1) aufgeworfenen Forschungsleitfragen stellt die Dissertation in Kapitel 2 die untersuchungsrelevanten unionsrechtlichen Grundlagen der Rechtsaktsform der Richtlinie dar. Dabei wird insbesondere auf die unionsvertragliche Verteilung der Kompetenzen zwischen der EU und ihren Mitgliedstaaten bei der kooperativ-zweistufigen Richtlinienrechtsetzung eingegangen und eine restriktive Auslegung des Terminus‘ „Ziel“ i. S. d. Art. 288 Abs. 3 AEUV entwickelt (sog. kompetenzinhaltsbestimmender modifiziert-enger Zielbegriff). In Kapitel 3 arbeitet die Dissertation die in der Richtlinienpraxis vorkommenden Grundformen richtlinieninhaltlich vorgesehener mitgliedstaatlicher Entscheidungsbefugnisse bei der Richtlinienumsetzung heraus und bestimmt das Ausgestaltungsermessen begrifflich als die weitreichendste Form mitgliedstaatlicher Umsetzungsspielräume. Kapitel 4 widmet sich zunächst der Ermittlung der Ansätze des EuGH zur Begrenzung des mitgliedstaatlichen Ausgestaltungsermessens. Dabei wird deutlich, dass das Unionsgericht durch seine Rechtsprechung nicht nur die Entstehung mitgliedstaatlichen Ausgestaltungsermessens begrenzt. Eine exemplarische Analyse der EuGH-Rechtsprechung zu Art. 4 Abs. 2 UAbs. 1 S. 1 und S. 2 lit. b der UVP-Richtlinie 2011/92/EU und seiner Vorgängernormen zeigt vielmehr, dass und wie der EuGH auch den Umfang des nach dem auslegungserheblichen Wortlaut einer Richtlinie bestehenden mitgliedstaatlichen Ausgestaltungsermessens begrenzt. Die hiernach ermittelten Begrenzungsansätze werden sodann einer rechtlichen Bewertung im Hinblick auf die Vorgaben des primären Unionsrechts einschließlich des in Kapitel 2 entwickelten restriktiven Zielbegriffs i. S. d. Art. 288 Abs. 3 AEUV unterzogen. Da einzelne Begrenzungsansätze des EuGH sich mit dem primären Unionsrecht als nicht vereinbar erweisen, werden insoweit schließlich Vorschläge für eine unionsrechtskonforme Korrektur dieser Rechtsprechung gemacht. Die Zusammenfassung der Forschungsergebnisse in Form einer thesenartigen Beantwortung der in der Einleitung aufgeworfenen vier Forschungsleitfragen findet sich in Kapitel 5.