Navigation Warfare

This working paper briefly presents the navigation warfare as attack method against the positioning, navigation, and timing (PNT) of navigation satellites such as the US-owned Global Positioning System (GPS) as the leading Global Navigation Satellite System (GNSS) network. Positioning and navigation are vital for navigators in cars, ships, and airplanes. The timing of GPS e.g., provides valid timestamps for stock trading, for reliable real-time data in energy grids, for synchronization of IT systems and cellular networks for smartphones. For the military, GPS is e.g., essential for precision-guided weapons and in Outer Space, it is needed for launches, orbit determination and control of satellite constellations. Meanwhile, further GNSS systems were launched, such as Galileo (Europe), Beidou (China) and the Global Navigation Satellite System GLONASS (Russia). Growing concerns are expressed about an over-reliance on GPS as jamming and spoofing attacks against GPS are increasing. Jamming is the deliberate use of electromagnetic energy to block GPS-signals while GPS spoofing uses fake signals to send an incorrect position and/or timing. GPS Jamming and Spoofing are mainly executed in regional conflicts. The Ukraine and Gaza wars have significantly deteriorated the situation. GPS jamming can affect many systems such as Automatic Identification systems (AIS) in ships which can result in ship collisions and accidents. Civilian airflights are also massively affected by GPS jamming and spoofing. Since September 2023, a 500% increase in GPS spoofing has been observed with around 1500 spoofed flights per day in August 2024. From 15 July to 15 August 2024, a total of 41,000 flights experienced spoofing as a collateral effect of military activities. This causes severe risks for civilian airflights by affecting the landing phase and even after return of the correct GPS signals, some aircraft systems may still work with the false data (GPS contamination). A key finding is that it is currently not possible to isolate the GPS receiver from other aircraft systems. The Navigation Warfare defense against jamming and spoofing aims to eliminate electromagnetic noise from jamming and false signals from spoofing. The main methods are encryption which allows receivers to select the correct signal and stronger GPS signals. The new generation of GPS IIIF satellites will be hardened against cyber attacks and radiation. Further measures aim to modernize or to replace GPS, such as adaptive antenna arrays, narrowband frequency filters, and integration with inertial sensors which provide additional PNT information. Furthermore, additional signals from other GNSS systems (multi-GNSS) and from other sensors or equipment (multi-PNT) can be used. As an alternative to GPS, the US military develops quantum navigation chips. The expanding satellite-based internet based on Starlink, Spacesail and Oneweb will make the internet more vulnerable for jamming and spoofing. The navigation warfare issues that are currently limited to the GPS system will then be relevant for other areas as well. While the research and development for Navigation Warfare defense is in progress, the increased and widespread use of jamming and spoofing indicates the need for more defense technologies

Online Testing and Webcam Based Eye Tracking Technologies: A Comparative Study with Laboratory Standards and Future Directions for Development

Online behavioural experiments are vital across various domains, including academia, market research, and clinical studies. The incorporation of advanced technologies like eye tracking offers immense value for patients with restricted clinic access. Online research provides several benefits, including broad participant recruitment, ease of access via home or mobile devices, and substantial technological capabilities. Numerous cutting-edge web technology applications utilise eye trackers for fixation detection, blink saccades, and potentially, future pupillary and pulse detection. These indicators pave the way for expanded opportunities in behavioural research. This PhD thesis specifically examines webcam-based eye tracking implemented in an online behavioural research application. We compared the online system with the gold-standard laboratory EyeLink 1000, presenting a series of tests that provided a detailed analysis of both technologies in relation to established benchmarks and metrics. Additionally, we showcased the technology’s application in recording data from Parkinson’s and dementia patients in various medical environments, with a control group recruited in a home setting. The thesis concluded with an in-depth discussion of potential advancements, including AI utilization to enhance existing algorithms and technology applications, as well as addressing potential limitations related to technology, research recruitment, and personal data protection. The objective of this work was to delineate the prospective direction and evolution of web technologies while acknowledging the potential limitations and challenges that lie ahead

The Fleets of the Naval Powers USA and China

This working paper analyzes the strategies of the naval powers China and the United States, which focus on the expansion and modernization of their fleets. The United States' far-reaching control of the Pacific and the so-called first island chain with the US allies Japan, South Korea, Taiwan, and the Philippines limit China's influence. This situation remained stable during the 20th century, but now China's resurgence had also military impact. China is now attempting to push the US Navy back to the so-called second island chain around Guam. Even if the number of ships alone says nothing about combat power, China also has the world's largest navy from the American perspective. By 2030, the Americans expect 435 Chinese military vessels compared to 294 own vessels. While most US ships were built in the 1990s and 2000s, China began most of its ship building after 2010. China will also surpass the United States in firepower by 2027. China's late but rapidly expanding naval construction is also linked to the modernized military doctrine. A special feature are the land-based DongFeng anti-ship long-range missiles and the hypersonic weapons. In addition to the navy, there is also a strong naval militia and coast guard. The Americans are countering this development with new tactics and modern weapons systems. In terms of traditional manned combat ships, the US Navy will not catch up with the Chinese Navy in the next 30 years, but a second fleet of 134 unmanned ships and submarines is planned which could be used for reconnaissance and combat missions. China is working on hypersonic missiles and anti-ship cruise missiles, and the US Navy is currently developing similar systems. The US Navy is also working on laser systems which are fast and powerful enough to destroy Chinese anti-ship missiles. China is trying to catch up with the American lead in laser weapons. Like the US Navy, China is also working on unmanned systems. The US Navy is already deploying its most modern ships to the Pacific and investing in infrastructure and training. This is in addition to a new tactical concept with more dispersed ships equipped with improved sensors, and the deployment of more long-range weapons and unmanned systems. However, most unmanned systems on both sides are still in the development phase, making it difficult to estimate their actual growth and impact. The US Navy dominates the construction of nuclear-powered and nuclear-armed submarines, but China currently has six Jin-class submarines, which now have nuclear missiles capable of attacking the United States from the South China Sea. The US Department of Defense's Replicator program aims to deploy cost-effective and autonomous systems on a scale of several thousand in various domains in the Indo-Pacific, networking all types of unmanned and autonomous systems from underwater systems to satellites. A key problem in long-term planning, in addition to financing and delays in development and construction, is the rapid technological progress that will promote the trend towards unmanned systems and anti-ship missiles, making the future of the traditional navy increasingly questionable

Cognitive-affective and psychophysiological effects of body checking and body exposure in individuals with eating disorders, body dysmorphic disorder, and illness anxiety disorder

Theoretischer Hintergrund: Das Vorhandensein einer Körperbildstörung stellt einen zentralen Risikofaktor für die Entstehung und Aufrechterhaltung diverser psychischer Störungen dar. Ein gestörtes Körperbild zeigt sich u. a. in kognitiv-affektiven Symptome, die sich bei Personen mit Essstörungen in der Unzufriedenheit mit der eigenen Figur und dem Gewicht, bei Personen mit Körperdysmorpher Störung in der Überzeugung, einen äußerlichen Makels aufzuweisen und bei Personen mit Krankheitsangststörung in der anhaltenden Sorge um die körperliche Gesundheit manifestieren. Dabei wird angenommen, dass das wiederholte kritische Überprüfen des eigenen Körpers, genannt Body Checking, eine behaviorale Komponente dieser Störungen im Körperbild darstellt. Ungeachtet der unterschiedlichen Foki auf den eigenen Körper wie die Figur, körperbezogene Makel oder die körperliche Gesundheit, postulieren kognitiv-behaviorale Theorien zu Essstörungen, der Körperdysmorphen Störung und der Krankheitsangststörung gleichermaßen, dass Body Checking insbesondere in einem Zustand negativen Affektes auftrete. Den Postulaten zufolge reduziere Body Checking kurzfristig diesen negativen Affekt, wodurch das Body Checking-Verhalten negativ verstärkt werde und somit längerfristig zur Aufrechterhaltung des negativen Affektes und der Psychopathologie beitrage. Empirisch konnten diese theoretischen Annahmen jedoch bisher nicht hinlänglich bestätigt werden. Als eine therapeutische Methode zur Behandlung von Körperbildstörungen u. a. zur Reduktion des Body Checking-Verhaltens bei Personen mit Essstörungen, kann Body Exposure eingesetzt werden. Body Exposure beinhaltet das von einer Therapeut*in begleitete systematische Betrachten des eigenen Körpers und stellt eine der effektivsten Techniken zur Verbesserung eines gestörten Körperbildes dar. Bislang ist jedoch nicht erforscht, inwieweit sich die durch Body Exposure ausgelösten kognitiv-affektiven und physiologischen Reaktionen zwischen Frauen mit Anorexia nervosa und Frauen mit Bulimia nervosa unterscheiden. Darüber hinaus ist bislang offen, ob die Grundfrequenz der Stimme einen psychophysiologischen Marker von autonomen Arousal während einer Body Exposure-Sitzung als Stressor darstellt. Die Ziele dieser Dissertation bestehen somit zum einen in der empirischen Überprüfung störungsübergreifender theoretischer Annahmen zu den kurz- und längerfristigen Effekten von Body Checking (Studien 1 – 4). Studie 1 umfasst ein systematisches Review zur Untersuchung der postulierten kurz- und längerfristigen Konsequenzen von Body Checking, wobei in den Studien 2 bis 4 diese Postulate anhand von empirischen Studien überprüft wurden. Zum anderen wurden Kognitionen, Affekt und autonomes Arousal im Verlauf von Body Exposure untersucht (vgl. Studien 5 & 6). In Studie 5 wurde selbstberichteter und stimmlich enkodierter Affekt im Verlauf einer Body Exposure-Sitzung bei Personen mit Essstörungen analysiert, während in Studie 6 die Grundfrequenz der Stimme als Marker für autonomes Arousal während einer Body Exposure-Sitzung validiert wurde. Methode: Das systematische Review in Studie 1 folgte den PRISMA-Guidelines und schloss N = 44 Studien ein. Dabei wurden die drei postulierten Annahmen zu Body Checking, untersucht, d. h. das Auftreten von Body Checking insbesondere in Situationen, die durch negativen Affekt charakterisiert sind, die kurzfristige Reduktion von negativem Affekt und die längerfristige Aufrechterhaltung des negativen Affektes durch Body Checking. Diese Postulate wurden in Studie 2 an N = 116 Personen ohne psychische Störungen empirisch geprüft, die ein experimentelles Laborparadigma zur Untersuchung der kurzfristigen Effekte von Body Checking durchliefen. Während der Erhebung durchliefen die Proband*innen zunächst eine Induktion von negativem Affekt und anschließend, in einem Cross-over-Design, sowohl eine störungsspezifische Body Checking-Aufgabe als auch eine Kontroll-Aufgabe. Für die störungsspezifische Body Checking-Aufgabe wurden die Proband*innen randomisiert einer von drei Gruppen zugewiesen und führten Body Checking durch, wie es Personen mit Essstörungen, der Körperdysmorphen Störung und der Krankheitsangststörung typischerweise zeigen. In der auf Essstörungen bezogene Body Checking-Gruppe kontrollierten die Proband*innen den Bauch und die Oberschenkel, in der auf die Körperdysmorphe Störung bezogenen Body Checking-Gruppe die Nase und die Haut im Gesicht und in der auf die Krankheitsangststörung bezogenen Body Checking-Gruppe erfolgte das Body Checking beispielhaft nach Indizien für Hautkrebs und Herzinsuffizienz. Vor und nach der Body Checking-Aufgabe und der Kontroll-Aufgabe wurden der emotionale Zustand und störungsspezifische Symptome erfasst. Studie 3 beinhaltete das Versuchsdesign aus Studie 2, wobei die N = 116 Personen ohne psychische Störungen aus Studie 2 die störungsspezifischen Kontrollgruppen darstellten und zusätzlich N = 108 Personen mit Bulimia nervosa (n = 40), Körperdysmorpher Störung (n = 39) und Krankheitsangststörung (n = 37) das experimentelle Laborparadigma durchliefen. Für die störungsspezifische Body Checking-Aufgabe führten die Personen mit psychischen Störungen sowie deren jeweilige störungsspezifische Kontrollgruppe das Body Checking aus Studie 2 durch, wie es charakteristisch für Essstörungen, die Körperdysmorphe Störung oder die Krankheitsangststörung ist. Im Anschluss an die experimentellen Aufgaben wurden, wie in Studie 2, der emotionale Zustand und störungsspezifischen Symptome erhoben und zusätzlich die Herzfrequenz und Hautleitfähigkeit als Marker für sympathische Aktivierung gemessen. In Ergänzung zu den beiden Untersuchungen im Labor zu den kurzfristigen Effekten von Body Checking wurden in Studie 4 die längerfristigen Konsequenzen von vermehrtem Body Checking in einer webbasierten Erhebung im natürlichen Umfeld der Probandinnen überprüft. N = 167 Frauen ohne psychische Störungen wurden dabei in einem Cross-over-Design dazu angehalten, ihren Körper über drei Tage hinweg entweder zuerst in gewohnter Frequenz zu überprüfen und dieses Verhalten in den folgenden drei Tagen mit dreifach erhöhter Häufigkeit fortzusetzen, oder zunächst erhöhtes und dann Body Checking-Verhalten in gewohnter Frequenz zu zeigen. Vor und nach jeder angegebenen Body Checking-Episode wurden die Auswirkungen von Body Checking auf Affekt und Psychopathologie erfasst. In Studie 5 durchliefen n = 63 Frauen mit Anorexia nervosa oder Bulimia nervosa sowie n = 73 Frauen ohne psychische Störungen eine Laboruntersuchung mit einer Baseline-Erhebung gefolgt von einer siebenminütigen Body Exposure-Sitzung, bei der die Probandinnen ihre aufkommenden Gedanken und Gefühle gegenüber ihrem Körper laut aussprechen sollten. Das selbstberichtete Arousal, die emotionale Gefühlslage (d. h. Valenz) und spezifische Emotionen wurden vor, während und nach jeder experimentellen Aufgabe erfasst. Zudem wurde in Studie 5 der Mittelwert der stimmlichen Grundfrequenz (f0mean) als Marker für autonomes Arousal eingesetzt. Ferner wurde in Studie 6 anhand der N = 73 Personen ohne psychische Störungen aus Studie 5 die f0mean zusammen mit f0-Variabilitätsmaßen (d. h. f0dispersion, f0range und f0SD) während einer Body Exposure-Sitzung analysiert und untersucht, ob höhere oder niedrigere f0-Indizes mit stärkerem autonomen Arousal in stressreichen Situationen, wie Body Exposure eine darstellt, assoziiert sind. Ergebnisse: Insgesamt wurden in den Studien 1 bis 4 die postulierten kognitiv-behavioralen Modellannahmen zum Body Checking bei Personen mit Essstörungen, der Körperdysmorphen Störung und der Krankheitsangststörung nicht bestätigt. So erbrachten die Ergebnisse des systematischen Reviews in Studie 1 theoriekonforme Hinweise darauf, dass Body Checking primär in einem Zustand negativen Affektes ausgeführt wird. Entgegen der theoretischen Annahmen zeigten die eingeschlossenen Studien jedoch keine kurzfristige Reduktion von negativem Affekt nach der Ausführung von Body Checking und nur in einigen der inkludierten Studien führte Body Checking zu der postulierten längerfristigen Aufrechterhaltung des negativen Affektes. In den experimentellen Studien 2 und 3 zur Überprüfung der kurzfristigen Effekte von Body Checking wurde darüber hinaus gezeigt, dass entgegen der Annahme aus den theoretischen Modellen Body Checking störungsübergreifend bei Personen mit Essstörungen, der Körperdysmorphen Störung, der Krankheitsangststörung und bei Personen ohne psychische Störungen nicht einer Reduktion von negativem Affekt führte. Hingegen zeigte sich in Studie 4 im Einklang mit postulierten Annahmen zu den längerfristigen Konsequenzen von Body Checking, dass erhöhtes Body Checking bei den Teilnehmerinnen längerfristig zu negativem Affekt führte, während in gewohnter Häufigkeit durchgeführtes Body Checking eine längerfristige Reduktion von allgemeiner Psychopathologie bewirkte. In den Studien 5 und 6 zu den kognitiv-affektiven Reaktionen auf Body Exposure bei Personen mit und ohne Essstörungen deuten die Ergebnisse in Studie 5 auf keine Unterschiede zwischen den Essstörungsgruppen Anorexia nervosa und Bulimia nervosa hin, mit Ausnahme einer stärker negativen emotionalen Valenz bei Frauen mit Anorexia nervosa im Anschluss an die Body Exposure-Sitzung. Zudem zeigte sich bei Frauen mit und ohne Essstörungen im Verlaufe der Body Exposure-Sitzung eine Zunahme an Angst, während Schuld, Feindseligkeit und Traurigkeit nur bei Frauen mit Essstörungen zunahmen. Im stimmlich enkodiertem autonomen Arousal zeigten sich, verglichen mit der Baseline-Erhebung, für alle Probandinnen erhöhte Werte von f0mean in der Body Exposure-Sitzung. Die Ergebnisse von Studie 6 erbrachten keine Zusammenhänge von f0 mit der Körperunzufriedenheit oder der Herzrate. Auch für die f0-Variabilitätsmaße wurden keine Korrelationen mit einem der erfassten Maße festgestellt. Es zeigte sich jedoch, dass f0mean positiv mit selbstberichtetem Arousal und negativ mit emotionaler Valenz korrelierte. Diskussion: Zusammenfassend erbrachten die Ergebnisse zu den kurz- und längerfristigen Konsequenzen von Body Checking Hinweise darauf, dass Body Checking ein störungsübergreifendes Merkmal der Essstörungen, der Körperdysmorphen Störung und der Krankheitsangststörung darstellt, welches in intensiver Ausführung bei den drei Störungsbildern zu einem Anstieg von negativem Affekt führt. Während sich in Studie 1 und 4 zeigte, dass Body Checking, wie postuliert, primär in einem Zustand negativen Affektes auftritt und häufiges Body Checking längerfristig zu einem Anstieg von negativem Affekt führt, konnten die in den kognitiv-behavioralen Störungsmodellen postulierten Annahmen einer kurzfristigen Reduktion des negativen Affektes durch Body Checking in Studien 2 und 3 nicht belegt werden. Auf Grundlage der Ergebnisse dieser Studien sowie im Einklang mit weiteren empirischen Studien, wird eine Anpassung der bisherigen kognitiv-behavioralen Modelle zu Body Checking vorgeschlagen, in welcher die kurzfristige Reduktion von negativem Affekt durch das Body Checking nicht enthalten ist. Hinsichtlich der Studien 5 und 6 zur Untersuchung der Kognitionen, Affekte und des stimmlich enkodiertem Arousals während einer Body Exposure-Sitzung deuten die Ergebnisse insgesamt auf eine erhöhte emotionale Aktivierung und ein stärkeres autonomes Arousal (d. h. f0mean) im Anschluss an die Body Exposure-Sitzung hin, insbesondere bei Frauen mit Essstörungen. Ferner implizieren die Ergebnisse aus Studie 5 die zentrale Rolle von Angst als Reaktion auf Body Exposure. Frauen mit Essstörungen berichteten während der Body Exposure neben Angst jedoch auch von weiteren Emotionen wie Schuld, Feindseligkeit und Traurigkeit. Da diese Emotionen möglicherweise nur bedingt durch Exposition reduziert werden, könnten Erweiterungen der Body Exposure erforderlich sein, die das Mitbehandeln dieses emotionalen Zustandes inkludieren. Die Ergebnisse aus Studie 6 lassen zudem darauf schließen, dass die Anwendung von f0mean, jedoch nicht von f0-Variabilitätsmaßen, zur Erfassung von stimmlich enkodiertem autonomen Arousal geeignet ist

Development and evaluation of computer vision approaches for the re-identification of animals

Aufgrund einer stetig wachsenden Erdbevölkerung und zeitgleicher Schließung landwirtschaftlicher Betriebe müssen immer mehr Tiere von immer weniger Landwirten betreut werden. Um dennoch eine tierwohlgerechte Überwachung des Bestands abbilden zu können, müssen zukünftig intelligente Kamerasysteme zur Unterstützung eingesetzt werden. Ein wichtiger Verarbeitungsschritt für diese Computer Vision (CV) Anwendung ist die Identifikation des Einzeltiers sowie die spätere Re-Identifikation (ReID), z.B. für die Zuordnung von aggressivem Verhalten oder zur medizinischen Behandlung. In dieser Arbeit werden Deep Learning basierte CV-Verfahren zur ReID unterschiedlicher Tierarten entwickelt und evaluiert, um zu beurteilen, welche für die Tier-ReID genutzt werden können. Zur ReID mit Markierung können DataMatrix-Codes verwendet werden, welche z.B. auf Ohrmarken gedruckt werden. Eine Wiedererkennung ohne weitere Markierung kann anhand von Algorithmen gezeigt werden, welche für die Personen-ReID entwickelt wurden, jedoch durch ihre Fähigkeit zur Generalisierung auf Tiere übertragbar sind. Diese Erkenntnisse können für die Analyse von Tierverhalten in Bildmaterial, sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Biodiversitätsforschung, genutzt werden

Grenze

Eine Antwort auf die Frage zu geben, was eine Grenze ist, gestaltet sich schwieriger, als es auf den ersten Blick scheinen mag. Auch wenn der Begriff ‚Grenze‘ Eindeutigkeit suggeriert, so ist er doch gleichzeitig ambivalent, wandelbar und wird ganz unterschiedlich eingesetzt. Weder das Definieren des Begriffs der Grenze noch die Verortung der Grenze als solcher sind daher leichte Unterfangen. Der Beitrag wird deswegen die Frage nach der Grenze nicht auf grundsätzliche Art klären. Vielmehr werden wir uns dem Begriff von verschiedenen Richtungen und auf unterschiedlichen Ebenen nähern. Wir beginnen mit einem kursorischen Versuch der Begriffseinordnung. Dies auch, um zu zeigen, dass der Erkenntnisgewinn durch eine rein begriffsanalytische Herleitung überschaubar bleibt. Eine historische Herangehensweise betrachtet imperiale, koloniale und postkoloniale Grenzen. Nach einem Blick auf die Herausbildung der europäischen Grenze schließt der Beitrag mit Überlegungen zur Bedeutung und Funktion von Grenzen in der transnationalen Regulierung von Migration. Die Frage, die uns zu Erkenntnissen über den Begriff Grenze führt, ist nicht: Was ist eine Grenze?, sondern vielmehr: Was tut eine Grenze

Transforming the energy system in multi-functional landscapes: Potential of a landscape-based modelling approach

One of the most important challenges of our time is the transformation towards a sustainable future. This encompasses the transition the energy system to renewable energy sources. A large part of this involves the reorganisation of the infrastructure system, in which conventional power plants such as coal and nuclear power plants must be replaced by wind power plants and photovoltaic systems. However, the transformation of the energy system is associated with major economic, ecological and social challenges. These include ensuring stable security of supply and enabling a cost-efficient transition. At the same time it is necessary to avoid undesirable side effects for the environment, economy and society. The transformation process has a large spatial component and is accompanied by structural changes to the multi-functional landscapes in which it takes place. Therefore, it is necessary to explicitly consider the complex interactions of the newly emerging energy infrastructure system with the natural and social environment. Due to the long-term nature of energy infrastructures, a proactive, integrated assessment of the possible development paths of the changing system is necessary. Modelling can provide new insights into the transformation process of the energy system and the development of intervention options that have not yet been fully understood in their consequences. This thesis aims to gain a better understanding of the transformation process of power supply infrastructures in multi-functional landscapes using the example of the energy transition in the electricity sector. An emphasis was put on demonstrating the potential of examining energy system transformations from a holistic environmental energy systems perspective. This was achieved through a dynamic landscape-based approach. In addition, the transformation of the energy system was conceptualised as a spatio-temporal process and considered as the result of allocation decisions regarding the placement of wind and solar power plants in the landscape. The first objective of this thesis was to better understand the process of transforming the energy system, and the identification of factors relevant to the security of supply. This included a systematic analysis of the interplay and relative importance of technological, economic, social and political factors that impose spatial or temporal constraints on the transformation process in terms of ensuring security of supply. Of particular interest was whether power demand can be reliably met at all times and whether interventions in the system can counteract the constraints imposed by other factors. The second objective of this thesis was to conduct a systematic analysis of the trade-offs that occur between security of supply and side effects on the social and natural environment. In addition, limiting factors for energy security were assessed, with a particular focus on the availability of land for the construction of wind power plants. This thesis also pursues a methodological objective: the development of a model to simulate the transformation from conventional to renewable power plants in multi-functional energy landscapes to assess its impact on security of supply and side effects and for a dynamic, landscape-based, proactive and integrated assessment of the transformation of the energy infrastructure system. For this purpose, the stylised and landscape-based model ELAN was developed. It simulates a transformation process from conventional to renewable power supply infrastructure elements on a model landscape. The replacement of conventional power plants by wind and solar power plants is considered as a dynamic process resulting from individual allocation decisions on where to build a power plant. It also includes an agent-based decision component in which model regions can make autonomous decisions to influence the allocation process to counteract spatial externalities. ELAN was applied to different landscape scenarios to analyse spatial and temporal dynamics of the transformation process. The findings of this thesis contribute to a better understanding of security of supply and limiting factors for the transformation process. The results show that maintaining security of supply during the transformation process does not depend on a single factor, but on a complex interplay of natural, technological and socio-economic factors, as well as the landscape-structure. The power demand was identified as a main driver of the transformation process. Furthermore, the results revealed that the landscape structure as well as an interplay of spatial and temporal factors can have a strong influence on the availability of land and on security of supply. It was shown that there are three other limiting factors: affordability, accessibility and the velocity of wind power expansion. Using ELAN, it was possible to gain a mechanistic and causal understanding of the investigated transformation processes. A major advantage of the stylised modelling approach was to break down the high system complexity of a real energy transition to simple contexts. The landscape-based approach made it possible to analyse the impacts with regard to the multi-functionality of landscapes. The dynamic approach of simulating the transformation process resulting from the allocation decisions of wind and solar power plants has revealed insights into the transformation of energy systems. Furthermore, it has facilitated the analysis of transient dynamics and the interplay between the energy system and the landscape. The facilitation of strategic infrastructure planning and proactive integrated assessment was realised in this work by applying ELAN to different scenarios. The model was able to describe plausible futures of transforming energy landscapes. These included for example the future distribution of power plants in the model landscape, the potential land consumption, the assessment of the reliability of supply security and the impact on costs, regional welfare and fairness. Using ELAN, a comprehensive understanding of temporal and spatial dynamics of the underlying system was gained. Potential negative economic, social and environmental impacts were also identified

High Resolution Non-contact Atomic Force Microscopy on surfaces with the fluorite structure

Non-contact atomic force microscopy (NC-AFM) high-resolution imaging on the fluorite surfaces is investigated. The principles underlying NC-AFM operation are discussed. The ultra-high vacuum (UHV) NC-AFM experimental setup, system modifications for optimised system performance, are described. A systematic approach based on the RHK Beetle UHV VT AFM system to determine the in-plane crystallographic surface directions in SPM images is presented and demonstrated by determining the [11-2] direction in topographic images of a CeO2(111) film grown on a Si(111) wafer and atomic resolution images of CaF2(111). A qualitative symmetry-based combinatorial approach to unambiguously identify the three sublattices of the CaF2(111) surface and the tip-polarity responsible for atomic contrast is introduced. Additionally, the impact of tip changes on atomic scale NC-AFM contrast is analysed, showing that atomic contrast change arises from either a polarity change of the tip terminating cluster or a polarity-preserving tip change. The morphology and growth mechanism of gold (Au) clusters on the CaF2(111) surface are investigated

KI-Robotik und Humanoide Roboter

Dieses Arbeitspapier analysiert die jüngsten Fortschritte in der KI-gestützten Robotik und humanoiden Robotern, die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Auswirkungen sowie die Sicherheitsaspekte von Robotern und ihren KI-Modellen. Nach der Definition der Internationalen Normungsorganisation ISO ist ein Roboter ein programmierter, gesteuerter Mechanismus mit einem gewissen Grad an Autonomie zur Fortbewegung, Manipulation oder Positionierung. Der Aufstieg fortschrittlicher KI-Modelle in den 2020er Jahren und die erfolgreiche Integration in Roboter haben zu einem Anstieg der KI-gestützten Robotik geführt und zur Markteinführung kommerziell verfügbarer humanoider Roboter beigetragen, d.h. universeller, zweibeiniger Roboter nach dem Vorbild des Menschen, die nun in realen Produktionen eingesetzt werden können. Im Jahr 2024 waren weltweit bereits mehr als 4 Millionen Industrieroboter im Einsatz. Der globale Markt für Industrierobotik belief sich 2024 auf knapp 34 Milliarden US-Dollar und wird bis 2030 voraussichtlich um fast 10% jährlich wachsen. Drei verschiedene Arten von KI tragen zur Robotik bei: die analytische, die physische und die generative KI. Die analytische KI kann große Datenmengen, beispielsweise Sensordaten, analysieren und die Mustererkennung verbessern. Die physische KI simuliert reale Umgebungen, wodurch Roboter in realistischen Settings trainiert werden können. Die Roboter können sich selbst trainieren und anpassen (selbstlernend), wodurch die Grenzen der traditionellen Programmierung überwunden werden. Die generative KI kann neue Inhalte generieren, die auf Algorithmen, Trainingsdaten, beispielsweise aus dem Internet, und maschinellem Lernen basieren. Die physische Integration von KI in Roboter (embodied KI als KI innerhalb einer physischen Hülle) verbindet nun die Lernzyklen von Robotern mit den Fortschritten der KI und beschleunigt so den Fortschritt der KI-gestützten Robotik. Humanoide Roboter verfügen in der Regel über Fortbewegung (Grobmotorik), Geschicklichkeit (Feinmotorik) und Intelligenz, die durch embodied KI bereitgestellt werden. In Zukunft könnten Roboter Chips, andere Roboter und ganze Fabriken bauen. Beispielsweise beabsichtigen die Unternehmen Foxconn und Nvidia, ab 2026 humanoide Roboter in einem Foxconn-Werk in Houston einzusetzen, um Nvidia-KI-Server zu produzieren. Die Fortschritte führten zu den ersten kommerziell verfügbaren humanoiden Robotern, die in der Industrie, aber auch als Serviceroboter in Transport und Logistik eingesetzt werden können. Darüber hinaus sind sie auch im Gastgewerbe, im Gesundheitswesen (Diagnose, Behandlung, Pflege) und in der Landwirtschaft einsetzbar. Auch nicht-humanoide Reinigungsroboter gibt es. Experten erwarten einen Anstieg der Zahl humanoider Roboter von 13 Millionen Einheiten im Jahr 2035 auf 648 Millionen Einheiten im Jahr 2050. Ende 2024 waren bereits über 50 Typen humanoider Roboter bekannt. Dies deutet darauf hin, dass der KI-Transformationsprozess nicht mehr auf spezialisierte Funktionen im IT- und Finanzsektor beschränkt ist. Sicherheitsrisiken bestehen in Fehlfunktionen und aggressivem Verhalten humanoider Roboter. Die Kombination von KI mit Robotern macht die KI-Sicherheit auch zu einer Frage der Robotersicherheit. Angreifer könnten die Kontrolle über Roboter erlangen, indem sie bereits nachgewiesene KI-Schwachstellen ausnutzen. Neue KI-Angriffsmethoden erleichtern Cyberangriffe erheblich und können herkömmliche Cybersicherheitsmaßnahmen umgehen, beispielsweise durch die Verwendung von verstecktem Text, der für Menschen nicht lesbar, aber für die KI lesbar ist. Das kommende ChatGPT5 soll deutlich schneller und leistungsfähiger sein. Darüber hinaus könnten neuartige KI-Architekturen den Bedarf an Gedankenprotokollen für KI-Modelle reduzieren, was zu einem Kontrollverlust für den Menschen führen könnte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit der rasant fortschreitenden KI als Plattformtechnologie und der zunehmenden praktischen Erfahrung mit Robotern in den kommenden Jahren ein massiver Anstieg KI-fähiger Roboter, einschließlich humanoider Roboter, zu erwarten ist. Der rasante Fortschritt von KI und Robotik wird den wirtschaftlichen Nutzen, aber auch die Sicherheitsrisiken und die gesellschaftlichen Auswirkungen verstärken

Datenfabrik YouTube. Zur Kritik der politischen Ökonomie digitaler Plattformen.

Über die Funktionsweise von Plattformen gibt es noch immer viele Missverständnisse. Oft wird ausgeblendet, dass die Daten – die Haupteinnahmequelle der Plattformen – hergestellt werden und damit das Produkt unbezahlter und weitgehend unerkannter digitaler Arbeit sind. Analog zum Fabrikwesen und den Werkzeugen der politischen Ökonomie entwickelt Thilo Rösch am Beispiel von YouTube ein Modell, mit dem die Kapitalakkumulation von Plattformen analysiert werden kann. Damit wendet er sich nicht nur an Forschende, sondern auch an Creator*innen und User*innen, die die Mechanismen von YouTube und Co. besser verstehen wollen