Enhancing Citizen Participation through Serious Games in Virtual Reality

Recently, an increasing number of cities are in the process of developing new strategies and concepts to become Smart Cities. Participatory approaches that include all stakeholders are essential for urban developments to be smart and widely accepted. Nevertheless, only a few cities have linked their citizen participation with city planning. This is where this innovative Virtual Reality (VR) project comes in.Technological progress in VR now enables people to be virtually integrated into an emerging future. Incombination with gamification methods, educational tools with long term impacts can be created. As of yet, gamification in a non-VR environment has been successfully applied in different projects. This project aims to unlock the untapped potential and examines how a serious game in a high-end VR environment can increase citizen participation in a Smart City. To create the VR application, a user-centered design method was applied. In a first step, a prototype, the serious game “Virtual Energy Hero”, was developed, which addresses energy and sustainability topics. The game was very well received by more than 90% of approximately 250 players (by the end of 2018). The storyline of the game, as well as its game mechanics to enhance interactivity and immersion, are the main areas for improvement, as identified through interviews, a literature review, tests and surveys. Theselearnings were considered when designing the second game "Virtual Smart City Hero". By creating virtual scenarios of the Smart City Winterthur, based on the city’s 3D model, people are offered the opportunity to dive into the topic and interact with current and future Smart City elements. Through interactive mini-games, the players are given an immersive experience. The “Virtual Smart City Hero” is currently under development and still in the design phase. It is planned that after playing the game, the players are encouraged to join a web based innovation platform. There, they can conceptualize and discuss new ideas and participate in bottom-up initiatives. The platform will promote collaborations between different actors - citizens, administrations, research institutes and the private sector. Impact assessments will be made and it will be analyzed how the platform has to be designed for citizens to become active Smart Citizens

Treiber und Barrieren auf dem Weg zu einer Smart City : Erkenntnisse aus Theorie und Praxis

Städte nehmen eine Schlüsselrolle in der Umsetzung der Energiestrategie 2050 («Energiewende») ein. Einerseits steigt der Energieverbrauch von Städten infolge der Urbanisierung, welche als einer der wichtigsten globalen Trends angesehen wird, weiter an. Andererseits haben Städte durch die vorhandene Infrastruktur mehrere Möglichkeiten, sich aktiv für die Energiewende einzusetzen. Zudem können Städte durch ihre Vorbildfunktion in den Bereichen Energieversorgung, Mobilität, Arealentwicklung oder bei der Sanierung von Gebäuden wichtige Impulse setzen. Städte stehen in enger Beziehung und Abhängigkeit zu Wirtschaft und Bevölkerung. Sie können Rahmenbedingungen schaffen, welche diese Akteure zu Energieeffizienz oder -suffizienz motivieren. Das Konzept Smart City birgt vielfältige Möglichkeiten, durch intelligente Vernetzung von Handlungsbereichen bessere Bedingungen für eine nachhaltige und moderne Stadtentwicklung zu schaffen. Mit dem integrativen Ansatz soll die Lebensqualität der Bewohnerinnen und Bewohner einer Stadt erhöht und die Mitwirkung relevanter Anspruchsgruppen ermöglicht werden. Gleichzeitig wird eine Reduktion des Energie- und Ressourcenverbrauchs in Städten angestrebt. Smart City ist daher als Lösungsansatz für die zukünftigen Herausforderungen in Städten zu verstehen. In der Schweiz wurde das Konzept allerdings bisher erst in wenigen Städten im Rahmen von einzelnen Projekten berücksichtigt und angewandt. In diesem Working Paper wird der Frage nach den Barrieren und Treibern innerhalb der Transformationsprozesse zu einer Smart City und den vordringlichen Handlungsfeldern mit ihren Akteuren nachgegangen. Auf der Grundlage einer Literatur-Studie zu Forschungs- und Praxisansätzen, einer mehrstufigen Delphi-Befragung von Schweizer Experten zu Smart Cities 2035 sowie der Teilnahme an konkreten «Smart City Winterthur»-Teilprojekten, welche in den Jahren 2014-2015 durchgeführt wurden, wurden Treiber und Barrieren identifiziert und daraus weiterer Handlungs- und Forschungsbedarf abgeleitet. Als wesentliche Treiber für die Umsetzung von Smart-City-Konzepten sind sowohl die Zusammenarbeit relevanter Akteure, die Förderung von Pilot- als auch das Aufzeigen von konkreten Smart-City-Projekten identifiziert worden, die kosten- und ressourceneffizienter sind. Damit sollen Investoren und Unternehmen zur Unterstützung solcher Projekte motiviert werden. Fehlende politische und rechtliche Rahmenbedingungen sowie die vertikalen, städtischen Verwaltungsstrukturen wirken beim integrativen Ansatz des Smart-City-Konzepts als Barrieren. Zukünftige Smart-City-Projekte sollten den Einbezug der Bevölkerung stärker berücksichtigen, insbesondere bei der Verwendung von Daten. Nebst praxisbezogenen Empfehlungen werden Hinweise zum Forschungsbedarf in der Thematik genannt

Smart Cities in Theorie und Praxis : Szenarien, Strategien und Umsetzungsbeispiele

Städte bereiten sich vermehrt auf die Herausforderungen der Zukunft vor. Schon heute lassen sich Trends und Entwicklungen erkennen, die dazu führen werden, bisherige Stadtkonzepte grundlegend zu überdenken und zukünftige Lösungen anders zu entwickeln. Zu diesen Trends zählen unter anderem die zunehmende Urbanisierung, der wachsende Ressourcenverbrauch, die postulierte Energiewende sowie die damit verbundenen Veränderungen in der Mobilität. Hinzu kommen neue Möglichkeiten durch die zunehmende Digitalisierung sowie das wachsende Bedürfnis der Bürger, an Planungs- und Entwicklungsprozessen ihres Lebensraumes teilzuhaben. Das Entwicklungskonzept «Smart City» liefert – durch die intelligente Vernetzung der städtischen Handlungsbereiche und den Einbezug aller relevanten Akteure – Lösungsansätze, um den Herausforderungen urbaner Zentren zu begegnen, die Lebensqualität der Bewohnerinnen und Bewohner einer Stadt zu erhöhen und gleichzeitig den Energie- und Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Durch die vorhandene Infrastruktur und die enge Beziehung zu Wirtschaft und Bevölkerung haben Städte die Möglichkeit, entsprechende Rahmenbedingungen zu schaffen sowie in Pilotprojekten und Living Labs zukünftige Lösungsansätze zu testen. Eine rechtzeitige Planung und Umsetzung des Smart-City-Konzepts wird wichtig für eine Stadt sein, um zukünftige Herausforderungen erfolgreich bewältigen zu können. Obwohl sich viele (Schweizer) Städte mit den Zielen einer «Smart City» identifizieren können, erfolgt die Umsetzung bisher erst in wenigen Städten und häufig nur im Rahmen von einzelnen Pilotprojekten. Gründe hierfür sind u.a. fehlende Kenntnisse und Erfahrungen über das Zusammenspiel der verschiedenen städtischen Handlungsbereiche, über anstehende Herausforderungen einer Stadt sowie ein (noch) fehlender Handlungsdruck wie in Megacities. Szenarienentwicklungen können Abhilfe verschaffen bei der Transformation von Städten, indem sie Prozesse anstossen und neue Perspektiven eröffnen beim Übergang zu einer Smart City. Zudem können Szenarien durch ihren ganzheitlichen, integrativen Charakter eine Basis für Leitbilder, Strategien und Massnahmenpläne darstellen. Im vorliegenden zweiten Working Paper zu Smart Cities werden zunächst verschiedene Smart-City-Szenarienansätze vorgestellt. Dabei wird der Frage nachgegangen, wie Szenarienentwicklungen den städtischen Transformationsprozess hin zu einer Smart City unterstützen können. Anschliessend wird ein Überblick über bestehende Smart-City-Aktivitäten in der Praxis gegeben: Die Analyse dreier internationaler Städte mit langjährigen Smart-City-Erfahrungen und deren Vergleich mit den Smart-City-Aktivitäten in Schweizer Städten soll Aufschluss geben, wo (Schweizer) Städte heute bei der Umsetzung des Smart-City-Konzepts stehen. Im dritten Teil werden die Erkenntnisse aus Wissenschaft und Praxis zusammengeführt, um den Transformationsprozess hin zu einer Smart City erfolgreich gestalten und damit die Umsetzung der Energiestrategie 2050 unterstützen zu können. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die untersuchten Schweizer Städte zurzeit dabei sind, Pilotprojekte abzuschliessen und entsprechende Massnahmen (Strategie- und Organisationsentwicklung, Aufbau von Testumgebungen zur Erprobung von weiteren Smart-City-Aktivitäten) zu ergreifen, um auf dem Weg zu einer Smart City voranzukommen. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Praxis wird allgemein als wünschenswert erachtet. Allen untersuchten internationalen Städten ist gemeinsam, dass sie grossen Wert auf eine integrative und partizipative Vorgehensweise legen. In den Schlussfolgerungen werden Empfehlungen für die Wissenschaft und die Praxis gegeben. Zudem wird auf weiteren Forschungs- und Handlungsbedarf hingewiesen

Roadmap on multiscale materials modeling

Modeling and simulation is transforming modern materials science, becoming an important tool for the discovery of new materials and material phenomena, for gaining insight into the processes that govern materials behavior, and, increasingly, for quantitative predictions that can be used as part of a design tool in full partnership with experimental synthesis and characterization. Modeling and simulation is the essential bridge from good science to good engineering, spanning from fundamental understanding of materials behavior to deliberate design of new materials technologies leveraging new properties and processes. This Roadmap presents a broad overview of the extensive impact computational modeling has had in materials science in the past few decades, and offers focused perspectives on where the path forward lies as this rapidly expanding field evolves to meet the challenges of the next few decades. The Roadmap offers perspectives on advances within disciplines as diverse as phase field methods to model mesoscale behavior and molecular dynamics methods to deduce the fundamental atomic-scale dynamical processes governing materials response, to the challenges involved in the interdisciplinary research that tackles complex materials problems where the governing phenomena span different scales of materials behavior requiring multiscale approaches. The shift from understanding fundamental materials behavior to development of quantitative approaches to explain and predict experimental observations requires advances in the methods and practice in simulations for reproducibility and reliability, and interacting with a computational ecosystem that integrates new theory development, innovative applications, and an increasingly integrated software and computational infrastructure that takes advantage of the increasingly powerful computational methods and computing hardware

Umsetzung der Energiestrategie 2050 - Band II : Neue Ansätze für Staat und Wirtschaft

In diesem, dem zweiten Band von "Energy Governance" befassen sich die Autoren aus vielfältiger Perspektive mit zahlreichen Fragen zur Umsetzung der Energiestrategie 2050. Sie identifizieren jene Fälle von Solaranlagen, bei denen der Ersatz einer Baubewilligung zu Rechtsunsicherheit führt. Sie untersuchen die Wirkung moderner Finanzberichterstattung auf die Politik der kantonalen Beteiligungen an Energieversorgungsunternehmen in einer Marktumgebung tiefer Strompreis. Analysiert wird weiter die staatliche Förderung der erneuerbaren Stromproduktion im Hinblick auf ihre Wirkung. Eine kritische Analyse der "Smart City"-Projekte in der Schweiz und in den Nachbarländern Deutschland und Österreich führt zu Empfehlungen, wie solche Projekte effizienter geplant und umgesetzt werden können. Auch die Beziehung öffentlicher Organisationen zu ihrer "Stakeholder-Umwelt" wird behandelt

Ideal contribution to the macroscopic quasiequilibrium entropy of anisotropic fluids

The Landau-de Gennes free energy plays a central role in the macroscopic theory of anisotropic fluids. Here, the ideal, entropic contribution to this free energy—that is always present in these systems, irrespectively of the detailed form of interactions or applied fields—is derived within the quasiequilibrium ensemble and successfully tested. An explicit and compact form of the macroscopic, ideal entropy is derived. This entropy is nonpolynomial in the order parameter, diverging logarithmically near the fully oriented state and therefore restricting the order parameter to physical admissible values. As an application, it is shown that the isotropic-nematic transition within the Maier-Saupe model is described in a simple and very accurate manner

Umsetzung der Energiestrategie 2050: Herausforderungen und Chancen für Staat und Wirtschaft

Sammelband der Reihe "Energy Governance Working Paper" Nr. 1 bis 7Die Energiestrategie 2050 des Bundes definiert anspruchsvolle Ziele. Für deren Erreichung hat der Bundesrat daher unter anderem den Aktionsplan Energieforschung ins Leben gerufen. Dazu wurden acht sogenannte SCCERs, Swiss Competence Center for Energy Research, initiiert, in denen hochschulübergreifend angewandte Energie-Forschung betrieben wird. Die Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) ist an vier dieser acht SCCERs aktiv beteiligt. Die ZHAW hat diese Aufgabe zum Anlass genommen, Energieforschung zum strategischen Schwerpunkt der gesamten Fachhochschule zu erklären und in allen Departementen Kompetenzaufbauprojekte zu starten. Der vorliegende Sammelband präsentiert die ersten Ergebnisse dieser Kompetenzaufbauprojekte an der School of Management and Law, wobei zwei dieser Projekte in Zusammenarbeit mit Forschern aus den Departementen Angewandte Linguistik und School of Engineering erfolgten. Dabei wurden die Herausforderungen und Chancen, die sich für Staat und Wirtschaft aus der Umsetzung der Energiestrategie 2050 ableiten, auf verschiedenen Ebenen betrachtet: die Schweiz im internationalen Vergleich, Besonderheiten der Führung von EVUs, rechtliche und ökonomische Rahmenbedingungen und die Gestaltung der Energie-Zukunft in Schweizer Städten

Impact of chemotherapy for HIV-1 related lymphoma on residual viremia and cellular HIV-1 DNA in patients on suppressive antiretroviral therapy

The first cure of HIV-1 infection was achieved through complex, multimodal therapy including myeloablative chemotherapy, total body irradiation, anti-Thymocyte globulin, and allogeneic stem cell transplantation with a CCR5 delta32 homozygous donor. The contributions of each component of this therapy to HIV-1 eradication are unclear. To assess the impact of cytotoxic chemotherapy alone on HIV-1 persistence, we longitudinally evaluated low-level plasma viremia and HIV-1 DNA in PBMC from patients in the ACTG A5001/ALLRT cohort on suppressive antiretroviral therapy (ART) who underwent chemotherapy for HIV-1 related lymphoma without interrupting ART. Plasma HIV-1 RNA, total HIV-1 DNA and 2-LTR circles (2-LTRs) in PBMC were measured using sensitive qPCR assays. In the 9 patients who received moderately intensive chemotherapy for HIV-1 related lymphoma with uninterrupted ART, low-level plasma HIV-1 RNA did not change significantly with chemotherapy: median HIV-1 RNA was 1 copy/mL (interquartile range: 1.0 to 20) pre-chemotherapy versus 4 copies/mL (interquartile range: 1.0 to 7.0) post-chemotherapy. HIV-1 DNA levels also did not change significantly, with median prechemotherapy HIV-1 DNA of 355 copies/106 CD4+ cells versus 228 copies/106 CD4+ cells post-chemotherapy. 2-LTRs were detectable in 2 of 9 patients pre-chemotherapy and in 3 of 9 patients post-chemotherapy. In summary, moderately intensive chemotherapy for HIV-1 related lymphoma in the context of continuous ART did not have a prolonged impact on HIV-1 persistence. © 2014 Cillo et al

High Throughput Microplate Respiratory Measurements Using Minimal Quantities Of Isolated Mitochondria

Recently developed technologies have enabled multi-well measurement of O2 consumption, facilitating the rate of mitochondrial research, particularly regarding the mechanism of action of drugs and proteins that modulate metabolism. Among these technologies, the Seahorse XF24 Analyzer was designed for use with intact cells attached in a monolayer to a multi-well tissue culture plate. In order to have a high throughput assay system in which both energy demand and substrate availability can be tightly controlled, we have developed a protocol to expand the application of the XF24 Analyzer to include isolated mitochondria. Acquisition of optimal rates requires assay conditions that are unexpectedly distinct from those of conventional polarography. The optimized conditions, derived from experiments with isolated mouse liver mitochondria, allow multi-well assessment of rates of respiration and proton production by mitochondria attached to the bottom of the XF assay plate, and require extremely small quantities of material (1–10 µg of mitochondrial protein per well). Sequential measurement of basal, State 3, State 4, and uncoupler-stimulated respiration can be made in each well through additions of reagents from the injection ports. We describe optimization and validation of this technique using isolated mouse liver and rat heart mitochondria, and apply the approach to discover that inclusion of phosphatase inhibitors in the preparation of the heart mitochondria results in a specific decrease in rates of Complex I-dependent respiration. We believe this new technique will be particularly useful for drug screening and for generating previously unobtainable respiratory data on small mitochondrial samples