C Mathematical and Quantitative Methods
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This bachelor thesis addresses the issue of how school resilience can be measured and assessed quantitatively. Schools as social infrastructures have a significant value for society. Yet, on a global scale, they, and therefore the respective community as well, are continuously endangered by a variety of threats such as natural disasters or violence and mental abuse affecting students, parents and school staff. However, these threats differ greatly depending on climatic and geographical conditions as well as on the socio-cultural context of the corresponding community. To strengthen school resilience against potential threats and to ensure education continuity despite the occurrence of these disruptions, a methodology is developed to measure and assess school resilience in conjunction with its specific circumstances. Initially, qualitative and quantitative (composite) indicators are identified and categorised with the help of a Systematic Literature Review and Mayring's Qualitative Content Analysis. These are subsequently developed into a Comprehensive Index for School Resilience (CISR). Building on this, a pre-existing assessment methodology, which uses Likert-Scales arranged in questionnaires to assign quantitative values to the composite indicators, is adapted to operationalise the CISR and by an exemplary application at Europaschule Troisdorf, the methodology is adapted to the socio-cultural conditions in Germany using an expert’s operational and contextual knowledge. The results obtained show that the methodologies and techniques described in current international research can, after an appropriate adaptation, successfully be applied to schools in Germany as well. Nevertheless, by identifying research limitations and errors as well as potential improvements, it is evident that further research and development is needed to provide stakeholders with a decision-making tool to strengthen the resilience of schools in the future, such as an exhaustive supplement to the CISR or the integration of more precise quantification methodologies and techniques.
REST became the go to approach when it comes to large scale distributed systems on, or outside the World Wide Web. This paper aims to give a brief overview of what REST is and what its main draws and benefits are. Secondly, I will showcase the implementation of REST using HTTP and why this approach became as popular as it is today. Based on my research I concluded that REST’s advantages in scalability, coupling, performance and its seamless integration with HTTP enabled it to rightfully overtake classic RPC based approaches.
Vergangene Ereignisse haben gezeigt, dass es trotz gesetzlicher Vorgaben und technischer Regeln, welche die Notstromversorgung von Krankenhäusern bestimmen, zu Vorfällen mit menschlichen Verlusten als Folge von Stromausfällen kam. Deshalb befasst sich diese Masterthesis mit der Entwicklung einer Bewertungsmethode für die Notfallplanung von deutschen Krankenhäusern im Bereich der Energieversorgung unter Berücksichtigung von technischen und organisatorischen Anforderungen. Sie soll in der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung Anwendung finden.
Das Ziel ist es, eine Methode zu entwickeln, welche von Anwender:innen mit unterschiedlicher Ausprägung der Fachexpertise in der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung sowie Risikoanalyse genutzt werden kann. Über zwei Scoping Reviews für die Krankenhausalarm- und Einsatzplanung sowie zur Energieversorgung von Krankenhäusern werden bestehende Vorgaben und Konzepte sowie Anforderungen an die Methode ermittelt. Basierend auf diesen Informationen wird ein gestuftes Bewertungsmodell vorgeschlagen. Es setzt sich aus einer Synthese eines Verfahrens des Bundesamts für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe zur Vulnerabilitätsanalyse mit Methoden der multikriteriellen Entscheidungsunterstützung (Satisfizierungsverfahren und Analytic Network Process) zusammen. Anhand einer exemplarischen Durchführung erfolgte eine empirische Validierung. Des Weiteren wurden der Praxisbezug und die Anwendbarkeit mit Expert:innen-Gesprächen untersucht.
Als Ergebnis kann festgehalten werden, dass sich das gestufte Bewertungsmodell als Planungsmodell für die Bewertung der Energienotversorgung von Krankenhäusern eignet. Es ist in eine Einsteiger-, Fortgeschrittenen- und Expertenstufe unterteilt, um für alle Anwender:innen unabhängig von ihrer Fachexpertise nutzbar zu sein. Es sind weitere Arbeiten unter enger Einbindung von Krankenhausbetreibenden erforderlich, um anhand des Modells priorisierte Checklisten mit allgemeinen technischen und organisatorischen Anforderungen für die Fortgeschrittenenstufe zu entwickeln. Durch die exemplarische Durchführung hat sich herausgestellt, dass das gestufte Bewertungsmodell zudem zur Identifizierung von Abhängigkeiten und Kritikalität des untersuchten Systems genutzt werden kann.
Als Herausforderung stellte sich die Übertragung des Analytic Network Process zu einem Bewertungs- und Priorisierungssystem der technischen und organisatorischen Anforderungen in Verbindung mit der Vulnerabilität heraus. Die Anwendungsgrenzen werden durch die Stufung des Bewertungsmodells gering gehalten. Es sind jedoch weitere Arbeiten, wie die Erstellung eines Leitfadens, notwendig, um die praktische Umsetzung zu ermöglichen.
This thesis presents the perspective and basis for modeling of retail electricity price components in Germany. Detailed Python models are developed to provide predictions for yearly development of average network charges, EEG, StromNEV-19 and KWK surcharges for the period 2015-2035. For network charges and EEG surcharge, scenario-B (2035) from NEP2015 has been chosen as the model scenario. For KWK surcharge, the 2025 KWK share target, set by KWKG-2016, has been chosen as the model scenario. Individual component model results are validated against available academic literature and institutional reports. Model results for EEG surcharge, indicate an increasing yearly EEG costs till 2024, after which the expiring EEG plants of past will unburden the related high costs and EEG surcharge will drop but still be around 99% of 2015 level in 2035. Model results for network charges indicate a consistently increasing yearly trend owing to high grid investments needed for reaching the target RE share of 57%. KWK model results also indicate a growing KWK surcharge until 2020 which then would remain stagnant at that level onwards. All model results are collected under three consumption categories, namely, households, privileged and nonprivileged industries. The final results indicate that the average German household will face an overall increase of around 3.37 Cents/kWh in retail electricity prices (excluding VAT) till 2028, after which the retail prices will drop a little due to dropping EEG surcharge. The similar but slightly reduced trend can be seen for nonprivileged industrial consumption. The increment effect, however, is only minute for privileged industrial consumption due to high exemptions in EEG & KWK surcharges and reduced individual network charges.
Mangrove forests have been studied broadly in the recent three decades for their outstanding ability to sequester carbon in the beneath soil and other beneficial ecosystem services. Endeavors to conserve and regenerate mangrove cover are still increasing worldwide as a mechanism to include them in NDCs and carbon markets. Therefore, decision-makers in the private and public sectors require identify possible areas for conservation and restoration prior to blue carbon project investment. Thus, an integral assessment of potential mangrove carbon reservoirs in a landscape scale, considering environmental and socioeconomic factors was performed. This study was aimed to determine areas with the highest blue carbon sequestration potential in the Gulf of Guayaquil through the construction of a Blue Carbon Potential Index (BCPI) based on Spatial Multicriteria Analysis (SMCA). A narrative integrative literature review was employed to select indicators of mangrove carbon sequestration gains and losses. These indicators were pondered following the Analytical Hierarchy Process (AHP) with the judgments of two experts and reclassified in four potential categories based on their thresholds. Since no consensus was achieved in the indicator importance hierarchization, a comparative of equal weighting method and AHP weighting was implemented. The linear combination rule was used to integrate these factors into a unique-scaled index supported by a geographic Information System (GIS). The results showed that 15.82% and 16.21% of the study area belonged to high and moderate potential of blue carbon sequestration respectively. Moreover, no significant differences were found between the two weighting methods applied. The BCPI provides a comprehensive understanding of spatial distribution of blue carbon potential reservoirs and grants a quantification of this potential to prioritize conservation and restoration areas.
Das Ziel der vorliegenden Masterthesis ist es, einen Überblick der verschiedenen Datenbanktypen und Leistungsanalysen zu geben. Die vergleichende Literaturstudie beschäftigt sich mit einem jungen Forschungsfeld und betrachtet insbesondere nichtrelationale NoSQL-Datenbanken, welche in den letzten Jahren immer beliebter geworden sind und einige Vorteile gegenüber relationalen Datenbanken aufweisen. Doch was können die konkreten Datenbankimplementierungen bei unterschiedliche Datenmodellen leisten und welcher Testaufbau bietet sich bei welchen Einsatzanforderungen an? Zu Anfang definiert diese Arbeit Kriterien zur Bewertung von Leistung und untersucht experimentelle Vorgehensweise verschiedener Forscher. Ein wichtiger Fokus liegt darauf, die Vergleichbarkeit der Messmethoden und Ergebnisse einzuschätzen und zu gewährleisten. Neben dem methodischen Vorgehen wird mit dem YCSB-Framework ein wichtiges Werkzeug besprochen, mit dem Leistungsmessungen in NoSQL-Datenbanken implementiert werden können.
A test tool for Langton's ant-based algorithms is created. Among other things, it can create test files for the NIST-Statistical-Test-Suite. The test tool is used to investigate the invertibility, ring formation and randomness of 7 created models which are extensions of Langton’s ant. The models are examined to possibly use them as pseudo-random generator (PRG) or block cipher. All models use memories which are based on tori. This property is central, because this is how rings are formed in the first place and in addition the behavior of all models at the physical boundaries of the memory is clearly defined in this way. The different models have special properties which are also investigated. These include variable color sets, discrete convolution, multidimensionality, and the use of multiple ants, which are arranged fractal hierarchically and influence each other. The extensions convolution, multidimensional scalable and multidimensional scalable fractal ant colony are presented here for the first time. It is shown that well-chosen color sets and high-dimensional tori are particularly well suited as a basis for Langton's ant based PRGs. In addition, it is shown that a block cipher can be generated on this basis.
Vergleich verschiedener Lernmethoden neuronaler Netze bei der Analyse von „Social Media“ Inhalten
(2018)
The goal of this bachelor thesis was the comparison of different learning methods in neural networks. The methods were applied to detect hate posts on social media plat-forms like twitter. To achieve this, a supervised Recurrent Neural Network and a self-supervised Word2Vec model were implemented. The results of both implementations show the importance of choosing the correct dataset and a learning method generating significant results. The problems of both implementations were identified and formulated into possible solutions to achieve more accurate predictions in future. This thesis is of high interest for students and developers in the area of sentiment analysis.
Diese Arbeit wertet Leistellendaten von zwei Landkreisen aus und untersucht dabei, welche Veränderung hinsichtlich der mittleren Anzahl und Dauer von Rettungsdiensteinsätzen im Zeitraum der COVID-19-Pandemie aufgeteilt nach Stunden- und Tageskategorien besteht. Anschließend werden die Veränderungen von Anzahl und Dauer beider Landkreise verglichen, um diese auf Unterschiede zu prüfen. Da in der aktuellen Literatur unzureichend dargelegt ist, wie Veränderungen des Einsatzanzahl oder -dauer im Rettungsdienst zwischen Kreisen sowie über die Tage und Tagesstunden verteilt sind, trägt diese Untersuchung dazu bei diese Forschungslücke zu schließen. Die statistische Auswertung der Leitstellendaten umfasst mehrere Schritte, sodass zuerst eine Aufbereitung durchgeführt wird, bevor die mittlere Einsatzanzahl und -dauer für vier Zeiträume sowie die prozentuale Veränderung zwischen einem Zeitraum vor und drei Zeiträumen während der Pandemie ermittelt werden. Im Anschluss wird die Veränderung mittels Kruskal-Wallis-Test beziehungsweise Varianzanalyse nach Welch auf Signifikanz überprüft. Abschließend erfolgt ein qualitativer Vergleich zwischen den Kreisen. Die Untersuchung zeigt, dass hinsichtlich Einsatzanzahl und -dauer zu allen drei Zeitraumen in der Pandemie Zu- und Abnahmen auftreten. Die Anzahl nimmt zum ersten Zeitraum in beiden Kreisen überwiegend ab, sowie zum vierten Zeitraum mehrheitlich zu, während zum zweiten Zeitraum im Lahn-Dill-Kreis eine häufigere Abnahme und im Main-Taunus-Kreis eine geringfügig überwiegende Zunahme vorliegt. Die Einsatzdauer unterliegt zum zweiten Zeitraum im Lahn-Dill-Kreis einer überwiegenden Zunahme und im Main-Taunus-Kreis einer überwiegenden Abnahme, während zum dritten sowie vierten Zeitraum in beiden Kreisen einer Steigerung stattfindet. Im Vergleich beider Gebietskörperschaften zeigen bei der Einsatzanzahl die Veränderungen zum zweiten und vierten Zeitraum und bei der Dauer die Veränderungen zum dritten und vierten Zeitraum mit der Mehrheit der Stundenkategorien Gemeinsamkeiten. Das Pandemiegeschehens sowie die nichtpharmazeutischen Interventionen sowie deren Folgen stellen Faktoren für die Veränderung von Einsatzanzahl und -dauer dar. Die geografische Lage sowie die lokale Ausgestaltung von Rettungsdienst und Krankentransport begründen, zusätzlich zu den oben genannten Aspekten, Unterschiede zwischen den Kreisen.
In nahezu jedem Rettungsdienstbereich lässt sich ein Anstieg an Notfalleinsätzen und damit einhergehend ein höherer Bedarf an Rettungsmitteln beobachten. Daraus resultieren Einsatzspitzen, die durch den Regelrettungsdienst nicht abgedeckt werden können, und es entsteht eine Unterdeckung. Dies wird auch als Risikofall bezeichnet und birgt die Gefahr, dass ein Rettungsmittel nicht innerhalb der vorgeschriebenen Hilfsfrist am Notfallort eintreffen kann. Um einen potenziellen Risikofall im Vorfeld absehen und einsatztaktische Ausgleichsmaßnahmen innerhalb eines Rettungsdienstbereiches ergreifen zu können, soll deshalb die Einsatznachfrage in stündlicher Auflösung prognostiziert werden. Dazu wurde die Einsatz-Zeit-Reihe 2017 der hochfrequentierten Feuer- und Rettungswache 1 in der Kölner Innenstadt analysiert und ein saisonales ARIMA-Modell sowie ein Erwartungswert-Modell auf die Einsatz-Zeit-Reihe des Folgejahres 2018 angewandt. Gezeigt werden konnte, dass sich die Einsatz-Zeit-Reihe mit einer mittleren absoluten Abweichung von etwas mehr als einem Einsatz prognostizieren lässt. Außerdem konnte mit einer Skalierung der Prognose über die Anzahl einsatzbereiter Rettungs-wagen jeder Risikofall in einem einwöchigen Anwendungstest vorhergesagt werden. Dabei zeigte sich, dass nicht die Prognosegüte in der Stunde der Einsatzspitze relevant ist, sondern die Prognosegüte in der Folgestunde. Die Prognosen haben somit, wenn sie skaliert werden, eine hohe einsatztaktische Relevanz und ermöglichen kurz-fristige Ausgleichsmaßnahmen im Tagesgang.