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We introduce bloomRF as a unified method for approximate membership testing that supports both point- and range-queries. As a first core idea, bloomRF introduces novel prefix hashing to efficiently encode range information in the hash-code of the key itself. As a second key concept, bloomRF proposes novel piecewisemonotone hash-functions that preserve local order and support fast range-lookups with fewer memory accesses. bloomRF has near-optimal space complexity and constant query complexity. Although, bloomRF is designed for integer domains, it supports floating-points, and can serve as a multi-attribute filter. The evaluation in RocksDB and in a standalone library shows that it is more efficient and outperforms existing point-range-filters by up to 4× across a range of settings and distributions, while keeping the false-positive rate low.
In kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) werden Energieeffizienz-Potentiale in geringerem Maße ausgeschöpft als in Großunternehmen. Zugleich bilden KMU den überwältigenden Anteil deutscher Unternehmen. Die Steigerung der Energieeffizienz verspricht einen substanziellen Beitrag zur Umweltentlastung. Energiemanagement wird gemeinhin als wesentlicher Treiber von Energieeffizienz Maßnahmen in Deutschland betrachtet. Im Kontext von Unternehmen wird Energiemanagement üblicherweise synonym mit dem Energiemanagement-standard ISO 50001 betrachtet. Problematisch zeigt sich diese Perspektive mit Blick auf KMU, für die eine aufwändige Implementierung eines solchen System in den überwiegenden Fällen nicht infrage kommt. Vor diesem Hintergrund darf sich eine Förderung von Energiemanagement in KMU jedoch nicht entmutigen lassen. Im Rahmen des Projekts wurde ein bedarfsgerechtes und an den Bedürfnissen von KMU orientiertes Konzept von Energiemanagement für KMU entwickelt. Die Ausarbeitung erfolgte in einem sogenannten Reallabor, das gleichsam als Partner-Netzwerk die Ergebnisse des Projekts kooperativ produziert hat. Das Reallabor setzte sich zusammen aus den koordinierenden Partnern aus der Wissenschaft (REZ Hochschule Reutlingen, Institut für Energieeffizienz in der Produktion EEP), sechs KMU aus der Region Reutlingen und einem Sounding-Board bestehend aus vier weiteren Partnern.
Im Rahmen des Reallabors wurden jene Bausteine definiert, die Energiemanagement für KMU ausmachen. Sensibilität und Basiswissen ist für KMU unumgänglich in den Bereichen: 1. Motivation für Energieeffizienz & Klimaneutralität, 2. Organisation-Entscheiden-Verhalten, 3. Energie-Daten Management und 4. Energieeffizienz-Maßnahmen (Querschnitt-Technologien). Den vier festgelegten Bausteinen wurden unterschiedliche Inhalte Schwerpunkte zugeordnet. Die Bausteine und Schwerpunkte wurden jeweils begründet und mit konkreten Lehr-, Lern- und Sensibilisierungszielen benannt. Parallel zur Festlegung der Bausteine und Schwerpunkte von Energiemanagement wurden Lehr-, Lern- und Sensibilisierungs-Materialien ausgearbeitet, bestehend aus Leitfäden und Checklisten. Die Ausarbeitung wurde jeweils mit Themen-Workshops parallel begleitet. Die entwickelten Lehr-, Lern- und Sensibilisierungs-Materialien wurden in und mit den Partnerunternehmen getestet. Alle Materialien stehen mit Abschluss des Projekts für die Verbreitung zur freien Verfügung.
Der zukünftige Beitrag zur Umweltentlastung hängt von der breiten Umsetzung außerhalb des Projektkontexts ab. Die Sensibilisierung und Qualifizierung für Energiemanagement schafft eine nachhaltige Energiesparkultur in KMU. Eine breite Anwendung des entwickelten Konzepts im Rahmen von moderierten Unternehmens-Netzwerken fördert die nachhaltige Befähigung von KMU Energieeffizienz zu planen und umzusetzen.
Erst die Corona-Pandemie, dann der Krieg in der Ukraine und die Energiekrise. Es scheint als rutschten wir von einer Katastrophe in die andere ohne zu wissen was als Nächstes kommt. Wir müssen uns der Frage stellen, wie wir solchen Krisen zukünftig begegnen können.
Auch die Forscherinnen und Forscher an der Hochschule Reutlingen leisten einen Beitrag dazu, unsere Gesellschaft widerstandsfähiger und robuster zu machen – sei es durch pfiffige Lösungen für die Energiekrise, durch kompetente Beratung zu Ressourceneffizienz und Lieferketten oder durch aktuelle Forschungsansätze zu resilienten IT-Strukturen und einer resilienten Wirtschaft.
Simulation eines dezentralen Regelungssystems zur netzdienlichen Erzeugung von grünem Wasserstoff
(2023)
Wasserstoff wird einen bedeutenden Beitrag zum Wandel von Industrie und Gesellschaft in eine klimaneutrale Zukunft leisten. Der Aufbau und die ökologisch und ökonomisch sinnvolle Nutzung einer Wasserstoffinfrastruktur sind hierbei die zentralen Herausforderungen. Ein notwendiger Baustein ist die effiziente Bereitstellung von grünem Strom und dem daraus produzierten grünen Wasserstoff. Der vorliegende Beitrag stellt ein dezentrales Regel- und Kommunikationssystem vor, mit dem Angebot und Nachfrage von grünem Strom und Wasserstoff in einem System aus dezentralen Akteuren in Einklang gebracht werden. In einer hierzu entwickelten Simulationsumgebung wird die Funktion und der Nutzen dieses dezentralen Ansatzes verdeutlicht.
Die Coronapandemie hat Deutschland seit dem Frühjahr 2020 fest im Griff. Eine zentrale Maßnahme zur Verlangsamung der Ausbreitung des Coronavirus war von Beginn an die Schließung von Schulen. In einer ersten Studie wurden die Lernzeitverluste durch die Corona-bedingten Schulschließungen im Frühjahr 2020 quantifiziert (Wößmann, Freundl, Lergetporer, Grewenig, Werner & Zierow, 2020). Es zeigte sich, dass sich die Lernzeit der Schülerinnen und Schüler durch die Schulschließungen halbiert hatte und die Verluste bei leistungsschwächeren Schülerinnen und Schülern besonders groß waren. Im Frühjahr 2020 wurde die Verringerung der Lernzeit von den Schulen nicht kompensiert: Nur ein kleiner Teil der Schülerinnen und Schüler hatte in dieser Phase regelmäßigen Distanzunterricht und täglichen Kontakt mit Lehrkräften. Während der Sommer- und Herbstmonate seit der Phase der ersten Schulschließungen hatten Schulverwaltung, Schulen und Lehrkräfte Zeit, sich auf Distanzunterricht und digitale Lehrmethoden umzustellen, um Lernausfällen während etwaiger erneuter Schulschließungen entgegenzuwirken. Inwiefern dies dazu geführt hat, dass die Schülerinnen und Schüler während der Schulschließungen Anfang 2021 tatsächlich mehr Zeit mit Lernen verbracht haben als im Frühjahr 2020, ist jedoch bislang weitgehend unbekannt.
Um zu erfahren, mit welchen Aktivitäten die Schulkinder die Zeit der Schulschließungen Anfang 2021 verbracht haben, wurde erneut eine deutschlandweite Umfrage durchgeführt, diesmal unter mehr als 2.000 Eltern von Schulkindern. Die Ergebnisse liefern umfassende Einblicke in den Alltag von Schulkindern, Eltern und Schulen während der Schulschließungen Anfang 2021. Sie zeigen, wie viele Stunden die Schulkinder in dieser Phase mit Lernen und anderen kreativen und passiven Tätigkeiten verbracht haben, welche konkreten Maßnahmen die Schulen ergriffen haben, um den Schulbetrieb aufrechtzuerhalten, wie effektiv das Lernen zu Hause war, und wie die Eltern das häusliche Lernumfeld einschätzen. Dabei vergleichen wir die Aktivitäten während der Schulschließungen Anfang 2021 mit den Aktivitäten während der ersten Corona-bedingten Schulschließungen im Frühjahr 2020 sowie mit den Aktivitäten vor Corona (vgl. Wößmann et al., 2020). Wir berichten zudem Ergebnisse zum sozio-emotionalen Wohlbefinden der Kinder nach einem Jahr Coronapandemie und zu den Einschätzungen der Eltern, welche breiteren Auswirkungen die Schulschließungen auf verschiedene Lebensbereiche ihrer Kinder haben. Die Befragung liefert somit neue empirische Erkenntnisse über mögliche Folgen der Corona-Krise für den Bildungserfolg von Kindern in Deutschland. Dabei untersuchen wir auch, inwiefern sich die Auswirkungen der Schulschließungen zwischen leistungsstärkeren und -schwächeren Schülerinnen und Schülern sowie zwischen Akademikerkindern und Nicht-Akademikerkindern unterscheiden.
Auf dem Weg zu einer neuen Normalität in Schule und Bildung?! : Empfehlungen der Beitragenden
(2023)
Die im vorliegenden Band präsentierten Studien und Erkenntnisse zeigen die tiefen Einschnitte, die die Pandemie in Schule und Bildung hinterlassen hat. Zahlreiche Forschende, Expertinnen und Experten, aber auch engagierte Eltern, Kinder und Jugendliche wünschen sich in Anbetracht der Erfahrungen eine „neue“ Normalität für Schule und Bildung – eine Normalität, in der Bildungsungerechtigkeit wirksamer begegnet wird, die digitaler ist, … Wie könnte der Weg dahin aussehen?
Resilienz gewinnt für produzierende Unternehmen immer mehr an Bedeutung. Es fehlen jedoch geeignete Maßzahlen, um ein Produktionssystem auf dessen Resilienzfähigkeit zu analysieren. Dieser Beitrag stellt Resilienzmessgrößen vor, welche es ermöglichen verschiedene Produktionssysteme zu vergleichen und zusätzlich Optimierungsmaßnahmen zu bewerten.
Das Motto der diesjahrigen Informatics Inside wird, wie ich finde, in beeindruckender Weise gegenwärtig durch Werkzeuge der generativen KI demonstriert. ChatGPT, Midjourney und Co. ermöglichen uns eine innovative Interaktion mit Information, die uns auffordert unsere bisherigen Vorstellungen von Erkenntnisfähigkeit und Wertschöpfung zu überdenken. Diese Notwendigkeit ist in der Informatik zwar bereits seit den 1930er Jahren bekannt, aber erst die praktische Umsetzung mit modernen Computern macht die formalen Überlegungen hierzu erfahrbar. Daraus resultierende Verunsicherungen, beispielsweise im Hinblick auf Arbeitsplatze, sind gleichermaßen Herausforderung und Chance dieses wichtige Thema einer breiten Öffentlichkeit bekannt zu machen. Hierbei wird einmal mehr deutlich wie tiefgreifend die Informatik in unsere Leben hineinwirkt und welche Verantwortung damit verbunden ist. Vor diesem großen Hintergrund könnte der Hinweis auf Bits und Bytes im Tagungsmotto fast schon wie ein unbedeutendes Detail wirken, was jedoch weit gefehlt wäre. Folgen aus Null und Eins bilden nach wie vor die Bausteine der Informatik und es ist die Aufgabe der angewandten Informatik hieraus nützliche und sinnvolle Anwendungen zu kombinieren.
Die Informatics Inside bietet hierfür einen entsprechenden Rahmen bereits in der akademischen Ausbildung. Unsere Studierenden planen, organisieren und gestalten diese Tagung jedes Jahr eigenstandig. Auch die Themen für die Fachbeiträge wurden von den Studierenden eigenstandig ausgewählt. Aus meiner Sicht bilden die resultierenden Ausarbeitungen in diesem Tagungsband die spannende Vielfalt von Anwendungsthemen des Human Centered Computings sehr gut ab. Dabei zeigt sich ebenfalls deutlich die Bereitschaft unserer Studierenden, die Verantwortung für eine sinnvolle und kreative Gestaltung der digitalen Zukunft zu übernehmen.
Reutlingen, den 15.11.2023 Prof. Dr. rer. medic. Christian Thies
First-generation university graduates have been found to face a series of disadvantages on their pathway to higher education and the labor market. We use unique, national level data on high achieving university graduates to attempt to disentangle the importance of lower prior attainment from parental educational background on a series of higher education and labor market outcomes. We compare first-generation and non-first-generation graduates who are recipients of a prestigious national scholarship program targeted at the top percentile of the student distribution in Germany. We find the first-generation high achievers are more likely to study at less prestigious institutions and at institutions that are closer to home even though they have the prior attainment to go further afield. They are also less likely to study subjects with high labor market returns and are more likely to work in jobs with high job security. We furthermore find evidence that especially female first-generation high achievers are less likely to see the value of the networking opportunities the scholarship provides.
Due to constantly changing conditions, demand, and technologies, companies increasingly seek flexibility. Productivity results from automation, improved working conditions and the focus of people in production in interaction with machines. Unfortunately, the human factor is often not considered to increase flexibility and productivity with new concepts. This work aims to develop a hybrid assistance system that allows a dynamic configuration of cyber-physical production systems considering the current order situation and available resources utilizing simulation. The system also considers human factors in addition to economic factors, which contributes to the extended economic appraisal.