In this thesis we study a variant of the quadrature problem for stochastic differential equations (SDEs), namely the approximation of expectations \(\mathrm{E}(f(X))\), where \(X = (X(t))_{t \in [0,1]}\) is the solution of an SDE and \(f \colon C([0,1],\mathbb{R}^r) \to \mathbb{R}\) is a functional, mapping each realization of \(X\) into the real numbers. The distinctive feature in this work is that we consider randomized (Monte Carlo) algorithms with random bits as their only source of randomness, whereas the algorithms commonly studied in the literature are allowed to sample from the uniform distribution on the unit interval, i.e., they do have access to random numbers from \([0,1]\). By assumption, all further operations like, e.g., arithmetic operations, evaluations of elementary functions, and oracle calls to evaluate \(f\) are considered within the real number model of computation, i.e., they are carried out exactly. In the following, we provide a detailed description of the quadrature problem, namely we are interested in the approximation of \begin{align*} S(f) = \mathrm{E}(f(X)) \end{align*} for \(X\) being the \(r\)-dimensional solution of an autonomous SDE of the form \begin{align*} \mathrm{d}X(t) = a(X(t)) \, \mathrm{d}t + b(X(t)) \, \mathrm{d}W(t), \quad t \in [0,1], \end{align*} with deterministic initial value \begin{align*} X(0) = x_0 \in \mathbb{R}^r, \end{align*} and driven by a \(d\)-dimensional standard Brownian motion \(W\). Furthermore, the drift coefficient \(a \colon \mathbb{R}^r \to \mathbb{R}^r\) and the diffusion coefficient \(b \colon \mathbb{R}^r \to \mathbb{R}^{r \times d}\) are assumed to be globally Lipschitz continuous. For the function classes \begin{align*} F_{\infty} = \bigl\{f \colon C([0,1],\mathbb{R}^r) \to \mathbb{R} \colon |f(x) - f(y)| \leq \|x-y\|_{\sup}\bigr\} \end{align*} and \begin{align*} F_p = \bigl\{f \colon C([0,1],\mathbb{R}^r) \to \mathbb{R} \colon |f(x) - f(y)| \leq \|x-y\|_{L_p}\bigr\}, \quad 1 \leq p < \infty. \end{align*} we have established the following. \[\] \(\textit{Theorem 1.}\) There exists a random bit multilevel Monte Carlo (MLMC) algorithm \(M\) using \[ L = L(\varepsilon,F) = \begin{cases}\lceil{\log_2(\varepsilon^{-2}}\rceil, &\text{if} \ F = F_p,\\ \lceil{\log_2(\varepsilon^{-2} + \log_2(\log_2(\varepsilon^{-1}))}\rceil, &\text{if} \ F = F_\infty \end{cases} \] and replication numbers \[ N_\ell = N_\ell(\varepsilon,F) = \begin{cases} \lceil{(L+1) \cdot 2^{-\ell} \cdot \varepsilon^{-2}}\rceil, & \text{if} \ F = F_p,\\ \lceil{(L+1) \cdot 2^{-\ell} \cdot \max(\ell,1) \cdot \varepsilon^{-2}}\rceil, & \text{if} \ F=f_\infty \end{cases} \] for \(\ell = 0,\ldots,L\), for which exists a positive constant \(c\) such that \begin{align*} \mathrm{error}(M,F) = \sup_{f \in F} \bigl(\mathrm{E}(S(f) - M(f))^2\bigr)^{1/2} \leq c \cdot \varepsilon \end{align*} and \begin{align*} \mathrm{cost}(M,F) = \sup_{f \in F} \mathrm{E}(\mathrm{cost}(M,f)) \leq c \cdot \varepsilon^{-2} \cdot \begin{cases} (\ln(\varepsilon^{-1}))^2, &\text{if} \ F=F_p,\\ (\ln(\varepsilon^{-1}))^3, &\text{if} \ F=F_\infty \end{cases} \end{align*} for every \(\varepsilon \in {]0,1/2[}\). \[\] Hence, in terms of the \(\varepsilon\)-complexity \begin{align*} \mathrm{comp}(\varepsilon,F) = \inf\bigl\{\mathrm{cost}(M,F) \colon M \ \text{is a random bit MC algorithm}, \mathrm{error}(M,F) \leq \varepsilon\bigr\} \end{align*} we have established the upper bound \begin{align*} \mathrm{comp}(\varepsilon,F) \leq c \cdot \varepsilon^{-2} \cdot \begin{cases} (\ln(\varepsilon^{-1}))^2, &\text{if} \ F=F_p,\\ (\ln(\varepsilon^{-1}))^3, &\text{if} \ F=F_\infty \end{cases} \end{align*} for some positive constant \(c\). That is, we have shown the same weak asymptotic upper bound as in the case of random numbers from \([0,1]\). Hence, in this sense, random bits are almost as powerful as random numbers for our computational problem. Moreover, we present numerical results for a non-analyzed adaptive random bit MLMC Euler algorithm, in the particular cases of the Brownian motion, the geometric Brownian motion, the Ornstein-Uhlenbeck SDE and the Cox-Ingersoll-Ross SDE. We also provide a numerical comparison to the corresponding adaptive random number MLMC Euler method. A key challenge in the analysis of the algorithm in Theorem 1 is the approximation of probability distributions by means of random bits. A problem very closely related to the quantization problem, i.e., the optimal approximation of a given probability measure (on a separable Hilbert space) by means of a probability measure with finite support size. Though we have shown that the random bit approximation of the standard normal distribution is 'harder' than the corresponding quantization problem (lower weak rate of convergence), we have been able to establish the same weak rate of convergence as for the corresponding quantization problem in the case of the distribution of a Brownian bridge on \(L_2([0,1])\), the distribution of the solution of a scalar SDE on \(L_2([0,1])\), and the distribution of a centered Gaussian random element in a separable Hilbert space.

Activity recognition has continued to be a large field in computer science over the last two decades. Research questions from 15 years ago have led to solutions that today support our daily lives. Specifically, the success of smartphones or more recent developments of other smart devices (e.g., smart-watches) is rooted in applications that leverage on activity analysis and location tracking (fitness applications and maps). Today we can track our physical health and fitness and support our physical needs by merely owning (and using) a smart-phone. Still, the quality of our lives does not solely rely on fitness and physical health but also more increasingly on our mental well-being. Since we have learned how practical and easy it is to have a lot of functions, including health support on just one device, it would be specifically helpful if we could also use the smart-phone to support our mental and cognitive health if need be. The ultimate goal of this work is to use sensor-assisted location and motion analysis to support various aspects of medically valid cognitive assessments. In this regard, this thesis builds on Hypothesis 3: Sensors in our ubiquitous environment can collect information about our cognitive state, and it is possible to extract that information. In addition, these data can be used to derive complex cognitive states and to predict possible pathological changes in humans. After all, not only is it possible to determine the cognitive state through sensors but also to assist people in difficult situations through these sensors. Thus, in the first part, this thesis focuses on the detection of mental state and state changes. The primary purpose is to evaluate possible starting points for sensor systems in order to enable a clinically accurate assessment of mental states. These assessments must work on the condition that a developed system must be able to function within the given limits of a real clinical environment. Despite the limitations and challenges of real-life deployments, it was possible to develop methods for determining the cognitive state and well-being of the residents. The analysis of the location data provides a correct classification of cognitive state with an average accuracy of 70% to 90%. Methods to determine the state of bipolar patients provide an accuracy of 70-80\% for the detection of different cognitive states (total seven classes) using single sensors and 76% for merging data from different sensors. Methods for detecting the occurrence of state changes, a highlight of this work, even achieved a precision and recall of 95%. The comparison of these results with currently used standard methods in psychiatric care even shows a clear advantage of the sensor-based method. The accuracy of the sensor-based analysis is 60% higher than the accuracy of the currently used methods. The second part of this thesis introduces methods to support people’s actions in stressful situations on the one hand and analyzes the interaction between people during high-pressure activities on the other. A simple, acceleration based, smartwatch instant feedback application was used to help laypeople to learn to perform CPR (cardiopulmonary resuscitation) in an emergency on the fly. The evaluation of this application in a study with 43 laypersons showed an instant improvement in the CPR performance of 50%. An investigation of whether training with such an instant feedback device can support improved learning and lead to more permanent effects for gaining skills was able to confirm this theory. Last but not least, with the main interest shifting from the individual to a group of people at the end of this work, the question: how can we determine the interaction between individuals within a group of people? was answered by developing a methodology to detect un-voiced collaboration in random ad-hoc groups. An evaluation with data retrieved from video footage provides an accuracy of up to more than 95%, and even with artificially introduced errors rates of 20%, still an accuracy of 70% precision, and 90% recall can be achieved. All scenarios in this thesis address different practical issues of today’s health care. The methods developed are based on real-life datasets and real-world studies.

Die Arbeit befasst sich anhand von zwei ausgewählten Beispielen aus der ehemaligen deutschen Kolonie Kamerun mit den Fragen des Umgangs mit Sammlungsgut aus kolonialen Kontexten. Die Arbeit gibt den Stand der Diskussion um den Umgang mit Sammlungsgut aus kolonialen Kontexten wieder und eröffnet zugleich zahlreiche Perspektiven zu deren weiterem Verlauf in der Theorie wie auch in der Praxis. Im Fokus stehen die Ausstellungs- und Vermittlungsarbeit der beiden Museen in Berlin und Braunschweig, sowie die Einbindung der Zivilgesellschaft, der Source Communitites und weiterer Netzwerkpartner.

In dieser Arbeit wurde die Auswirkung der Bezugspunktverschiebung [19, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 36] des DIN-Entwurfes 6800-2 2016 bei Elektronenstrahlung, so-wie die Durchführbarkeit der Elektronen-Absolutdosimetrie mit Farmer-Kammern untersucht. Des Weiteren wurde der kE,R-Faktor für Farmerkammern bestimmt. Verwendet wurden vier Flachkammern unterschiedlicher Bauart (Roos-Kammer, Markus-Kammer, Advanced-Markus-Kammer der Firma PTW; PPC40-Kammer der Firma IBA) und drei Farmer-Kammer gleicher Bauart (PTW). Die Messungen wurden mit Elektronenenergien von 4 MeV bis 15 MeV durchgeführt. In den aufgenommenen Tiefendosiskurven ist die Bezugspunktverschiebung (Δz) deutlich zu sehen. Die Kurven sind je nach Verschiebung parallel nach links (+Δz) oder rechts (-Δz) versetzt. Entsprechend verkürzt oder verlängert sich das Eintrittsfenster. Die sich dadurch veränderten Werte für die Halbwerttiefen der Ionendosis wirken sich widerrum auf die für die Absolutdosimetrie benötigten Referenztiefen zref aus. Diese Änderung der Messtiefe wird allerdings durch die neuen Formeln zur Berechnung der Halbwerttiefe der Wasser-Energiedosis nahezu egalisiert. Die neuen Berechnungsvorschriften für den Korrektionsfaktor zur Berücksichtigung des Einflusses der Strahlungsqualität der Elektronenstrahlung hin-gegen haben größere Auswirkungen auf die Dosiswerte. Der kE,R-Faktor der Farmer-Kammern wurde durch einen Dosisvergleich mit der Roos-Kammer ermittelt. Der Mittelwert der Dosis aller drei Farmer-Kammern pro Energie wurde mit der Dosis der Roos-Kammer verglichen, der Unterschied als kE,R-Faktor bestimmt. Zusätzlich wurde das Verhalten der Farmer-Kammer bei der Absolutdosimetrie mit Elektronenstrahlung betrachtet. Hierbei wurde eine hohe Stabilität sowohl in den Tiefendosiskurven als auch in der Absolutdosimetrie deutlich, sodass die Farmer-Kammer der Firma PTW als für die Absolutdosimetrie mit Elektronenstrahlung < 10 MeV geeignet eingestuft wird.

In an overall effort to contribute to the steadily expanding EO literature, this cumulative dissertation aims to help the literature to advance with greater clarity, comprehensive modeling, and more robust research designs. To achieve this, the first paper of this dissertation focuses on the consistency and coherence in variable choices and modeling considerations by conducting a systematic quantitative review of the EO-performance literature. Drawing on the plethora of previous EO studies, the second paper employs a comprehensive meta-analytic structural equation modeling approach (MASEM) to explore the potential for unique component-level relationships among EO’s three core dimensions in antecedent to outcome relationships. The third paper draws on these component-level insights and performs a finer-grained replication of the seminal MASEM of Rosenbusch, Rauch, and Bausch (2013) that proposes EO as a full mediator between the task environment and firm performance. The fourth and final paper of this cumulative dissertation illustrates exigent endogeneity concerns inherent in observational EO-performance research and provides guidance on how researchers can move towards establishing causal relationships.

Die Masterarbeit unternimmt den Versuch aufzuzeigen, wie der Street Artist Banksy Reflexionsprozesse im und über den Kunstbetrieb auslöst. Dies wird im Sinne der Systemtheorie Luhmanns verstanden, bei der Reflexion als Selbstreferenz sozialer Systeme gilt und dann zutage tritt, wenn das System eine Irritation erfährt. Banksys Irritationen entstehen durch unterschiedliche Aktionen und Verkaufssettings, beispielsweise durch das eigenmächtige Aufhängen seiner Bilder in einigen der renommiertesten Museen der Welt oder durch das Schreddern des Bildes Girl with Balloon während einer Auktion bei Sotheby’s. Dabei wird betrachtet, wie Banksy die häufig irrationalen Preismechanismen des Kunstmarktes motivisch im Bild und durch seine Beiträge thematisiert, wie z.B. mit einem Verkaufsstand im New Yorker Central Park. In der Erörterung dieses aktuellen Themas wird deutlich, wie er sich zunehmend vom reinen Graffiti Sprayer/Street Artist zum grenzüberschreitenden Aktionskünstler entwickelt. Dabei nimmt er selbst verschiedene genreübergreifende Rollen, wie z.B. die des Museumskünstlers, Filmregisseurs, Art Handlers, Gutachters, Kurators, Auktionators oder Kunstvermittlers im Kunstsystem ein, die sonst von mehreren vermittelnden Personen besetzt werden. Es wird sowohl ersichtlich, wie Banksy selbst ein dynamisches Künstlerbild mit den Mitteln der Street Art entwickelt, als auch, wie die Maskierung und die Verwendung eines Pseudonyms, auch für die Beziehung zu den Betrachter*innen, von großer Bedeutung ist und wie die Absenz von Informationen für eine Sogwirkung in der Rezeption sorgt. Mit der in der Forschung noch wenig beachteten Fragestellung “Wie setzt Banksy Reflexionsprozesse über den Kunstbetrieb in Gang” wird in der Masterarbeit aufgezeigt, wie Reflexionsprozesse durch Irritationen entstehen, die Banksy durch seine originellen künstlerischen Interventionen erzeugt. Aus dem Vergleich seiner künstlerischen Handlungen auf und abseits der Straße, wie z.B. im institutionellen Rahmen von Museen, wird dies deutlich.

Um die Chancengleichheit und Bildungspartizipation in der Region Westpfalz zu erhöhen, ist eine nachhaltige Verankerung des Konzepts der aufsuchenden Bildungsberatung in die Strukturen der Hochschule Kaiserslautern durch das E-hoch-B-Teilprojektteam vorgesehen. Ziel des Vorhabens ist es, Personen, die bisher keine (Weiter-)Bildungsberatung in Anspruch nahmen, über das hochschulische Angebotsportfolio und die neuen Zugänge zur wissenschaftlichen Weiterbildung transparent zu informieren. Durch das Aufsuchen potenzieller Studieninteressierter in ihrem alltäglichen Umfeld sollen die Themen Bildung und Beratung unter positiven Sentiments in die Bevölkerung transferiert werden.

Although today’s bipeds are capable of demonstrating impressive locomotion skills, in many aspects, there’s still a big gap compared to the capabilities observed in humans. Partially, this is due to the deployed control paradigms that are mostly based on analytical approaches. The analytical nature of those approaches entails strong model dependencies – regarding the robotic platform as well as the environment – which makes them prone to unknown disturbances. Recently, an increasing number of biologically-inspired control approaches have been presented from which a human-like bipedal gait emerges. Although the control structures only rely on proprioceptive sensory information, the smoothness of the motions and the robustness against external disturbances is impressive. Due to the lack of suitable robotic platforms, until today the controllers have been mostly applied to simulations. Therefore, as the first step towards a suitable platform, this thesis presents the Compliant Robotic Leg (CARL) that features mono- as well as biarticular actuation. The design is driven by a set of core-requirements that is primarily derived from the biologically-inspired behavior-based bipedal locomotion control (B4LC) and complemented by further functional aspects from biomechanical research. Throughout the design process, CARL is understood as a unified dynamic system that emerges from the interplay of the mechanics, the electronics, and the control. Thus, having an explicit control approach and the respective gait in mind, the influence of each subsystem on the characteristics of the overall system is considered carefully. The result is a planar robotic leg whose three joints are driven by five highly integrated linear SEAs– three mono- and two biarticular actuators – with minimized reflected inertia. The SEAs are encapsulated by FPGA-based embedded nodes that are designed to meet the hard application requirements while enabling the deployment of a full-featured robotic framework. CARL’s foot is implemented using a COTS prosthetic foot; the sensor information is obtained from the deformation of its main structure. Both subsystems are integrated into a leg structure that matches the proportions of a human with a size of 1.7 m. The functionality of the subsystems, as well as the overall system, is validated experimentally. In particular, the final experiment demonstrates a coordinated walking motion and thereby confirms that CARL can produce the desired behavior – a natural looking, human-like gait is emerging from the interplay of the behavior-based walking control and the mechatronic system. CARL is robust regarding impacts, the redundant actuation system can render the desired joint torques/impedances, and the foot system supports the walking structurally while it provides the necessary sensory information. Considering that there is no movement of the upper trunk, the angle and torque profiles are comparable to the ones found in humans.

Wohl kaum eine andere akademische Disziplin sieht sich zum gegenwärtigen Zeitpunkt solch grundsätzlichen und herausfordernden Paradigmenverschiebungen gegenüber , wie die Sportwissenschaft. Während andere, die Sportwissenschaft zum Teil berührende Fächer, wie beispielsweise die Neurologie, vielleicht auf deutlichere, plakativere Weise mit den auf die Gesellschaft einwirkenden Folgen einer umfassenden und tiefgreifenden Digitalisierung zu in absehbarer Zeit permanenter Neuorientierung gezwungen werden, erweist sich die Sportwissenschaft als auf subtilere Weise mit jedem der von der Digitalisierung nachdrücklich betroffenen Forschungsbereiche untrennbar verbunden, von der Kybernetik bis hin zu sich ändernden Vorstellungen und Praktiken von sozialer Interaktion und Gemeinschaft. Wo sich die Gesellschaft verändert, verändert sich auch der Sport und in der Folge davon zwangsläufig auch die Sportwissenschaft. Wenn Sport unter dem Blickwinkel seiner Transformationen und Potentiale untersucht wird, kann das Gebiet des „Trendsports“ als außergewöhnlich ergiebiger Gegenstand der Forschung in den Fokus rücken. Die vorliegende Arbeit möchte unter Zuhilfenahme sowohl von theoreti schen Modellen als auch von, in dieser Form erstmals erhobenen exklusiven Daten, Möglichkeiten zur vertiefenden akademische Beschäftigung mit dem Thema „Trendsport“ erörtern und entsprechend Vorschläge zu Methodik, Rahmen und Gegenstand einer skizzierten weiteren Auseinandersetzung der Sportwissenschaft mit diesem Thema entwickeln. Trotz aller Gewissenhaftigkeit bei der Erhebung und Analyse von theoretischen Annahmen und empirischen Daten mag dieser Arbeit aufgrund des beschriebenen dynamischen Zugangs zu ihrer Fragestellung der Charakter der Vorläufigkeit anhaften.

Durch den wachsenden Anteil an Erzeugungsanlagen und leistungsstarken Verbrauchern aus dem Verkehr- und Wärmesektor kommen Niederspannungsnetze immer näher an ihre Betriebsgrenzen. Da für die Niederspannungsnetze bisher keine Messwerterfassung vorgesehen war, können Netzbetreiber Grenzverletzungen nicht erkennen. Um dieses zu ändern, werden deutsche Anschlussnutzer in Zukunft flächendeckend mit modernen Messeinrichtungen oder intelligenten Messsystemen (auch als Smart Meter bezeichnet) ausgestattet sein. Diese sind in der Lage über eine Kommunikationseinheit, das Smart-Meter-Gateway, Messdaten an die Netzbetreiber zu senden. Werden Messdaten aber als personenbezogene Netzzustandsdaten deklariert, so ist aus Datenschutzgründen eine Erhebung dieser Daten weitgehend untersagt. Ziel dieser Arbeit ist es eine Zustandsschätzung zu entwickeln, die auch bei niedrigredundanter Messwertaufnahme für den Netzbetrieb von Niederspannungsnetzen anwendbare Ergebnisse liefert. Neben geeigneten Algorithmen zur Zustandsschätzung ist dazu die Generierung von Ersatzwerten im Fokus. Die Untersuchungen und Erkenntnisse dieser Arbeit tragen dazu bei, den Verteilnetzbetreibern bei den maßgeblichen Entscheidungen in Bezug auf die Zustandsschätzung in Niederspannungsnetzen zu unterstützen. Erst wenn Niederspannungsnetze mit Hilfe der Zustandsschätzung beobachtbar sind, können darauf aufbauende Konzepte zur Regelung entwickelt werden, um die Energiewende zu unterstützen.