KOIOS: Top-k Semantic Overlap Set Search

We study the top-k set similarity search problem using semantic overlap. While vanilla overlap requires exact matches between set elements, semantic overlap allows elements that are syntactically different but semantically related to increase the overlap. The semantic overlap is the maximum matching score of a bipartite graph, where an edge weight between two set elements is defined by a user-defined similarity function, e.g., cosine similarity between embeddings. Common techniques like token indexes fail for semantic search since similar elements may be unrelated at the character level. Further, verifying candidates is expensive (cubic versus linear for syntactic overlap), calling for highly selective filters. We propose KOIOS, the first exact and efficient algorithm for semantic overlap search. KOIOS leverages sophisticated filters to minimize the number of required graph-matching calculations. Our experiments show that for medium to large sets less than 5% of the candidate sets need verification, and more than half of those sets are further pruned without requiring the expensive graph matching. We show the efficiency of our algorithm on four real datasets and demonstrate the improved result quality of semantic over vanilla set similarity search

Design × Nachhaltigkeit: Materialität / Systeme / Gerechtigkeit

Spätestens seit der UN-Klimakonferenz COP26 in Glasgow 2021 kön-nen wir für den Zustand der uns umgebenden Welt feststellen: So geht es nicht weiter. Die Geschichte des Designs zeigt viele Überlegungen und Praktiken zur Gestaltung für Nachhaltigkeit, von den Deutschen Werkstätten Hellerau über Victor Papanek bis hin zum Circular Design Guide. Designer:innen gelten als besonders qualifiziert, ganzheitliche Lösungen für komplexe Probleme zu erarbeiten. Die Fähigkeit zum Umgang mit großer Unsicherheit birgt Potenzial, wertvolle Lösungsvor-schläge für die ökologischen, sozialen und ökonomischen Herausforde-rungen zu liefern. Doch blickt man auf die Umbrüche der Gesellschaft im Anthropozän, drängt sich die Frage auf, was Design wirklich zu leisten vermag. Design steht als Disziplin und als Forschungsfeld vor erheblichen Herausforderungen: Wie können wir ressourcenschonend gestalten, ohne dabei eine auf Ungleichheit beruhende Ordnung zu perpetuieren? Oder schließen Design und Nachhaltigkeit einander gar aus? Design scheint also ein ambivalentes Verhältnis zur Nachhal-tigkeit zu haben. So haben sich im Diskurs um Nachhaltigkeit im Design vielfältige Positionen ergeben, die versuchen, Teilhabe, Transparenz und Offenheit mit Blick auf die Folgen von Gestaltung für die Umwelt zu realisieren. Organisationen wie Extinction Rebellion bedienen sich gestalterischer Mittel und fordern auf ihren Demonstrationen zu Kli-magerechtigkeit auf. Partizipation an der Produktion von Konsumgü-tern, wie beispielsweise in der Maker-Bewegung, sollen durch dezentrale Lösungen zur Nachhaltigkeit beitragen. Dies zeigt: Design kann Lösun-gen und Visionen für nachhaltige Zukünfte entwerfen und eine Schnitt-stellenfunktion übernehmen. Gleichwohl gilt es zu bedenken, dass De-sign immer noch einen Zug zum Elitären zu haben scheint. Konzepte wie Zero Waste oder neu gebaute klimaneutrale Stadtviertel scheinen eher auf die Bedürfnisse ohnehin schon Privilegierter zu schauen. Au-ßerdem zeigt die Praxis, dass eine wirklich nachhaltig gestaltete Kon-sumkultur noch in den Kinderschuhen steckt. Wie kann ein Gleichge-wicht zwischen Ressourcen, Wachstum und fair verteiltem Wohlstand gestaltet werden? Welche alternativen Vorschläge können wir entwi-ckeln, um Muster, die zur Aufrechterhaltung von Missständen beitra-gen, zu brechen? Wo liegen die Grenzen dessen, wo Design etwas dazu beitragen kann? Die Jahrestagung 2022 der DGTF beschäftigt sich deshalb mit zentralen Aspekten der Nachhaltigkeit, welche die Arbeitsfelder des Designs berühren. Was und wie kann Design zu nachhaltiger Entwick-lung beitragen? Wie verändert der Nachhaltigkeitsdiskurs Auffassungen von Design, in Theorie und Praxis? Welche Auswirkungen haben An-sätze und Diskurse zu nachhaltiger Entwicklung auf die Designausbil-dung und ‑forschung? Die Jahrestagung der DGTF 2022 ermöglicht einen aktiven Austausch über praktische Ansätze, theoretische Impulse und empirische Erkenntnisse in Form eines Kolloquiums mit Vortrags- und Workshop-Sessions. Die Beiträge beleuchten aktuelle Forschungs- und Studienprojekte sowie explorieren zukünftige Szenarien. Wie kann Nachhaltigkeit in Lehre, Praxis und Forschung adressiert werden, um neue Impulse für gestalterisches Arbeiten zu setzen? Beiträge können dabei unter anderem die folgenden Themen und Fragestellungen umfassen: Materialität — Wie kann für materielle Kreisläufe gestaltet werden? Welche Grenzen und Potenziale liegen in Nischenlösungen der Circular Economy? Was kann aus dem End-of-Life für die Gestal-tung von Produkten und Systemen gelernt werden? Brauchen wir mehr Wenigerdesign – im analogen wie im digitalen Raum? Sind wir in der Lage, auch weniger statt dazu zu entwerfen? Wie wird Wertschöpfung gestaltet, wenn der Einsatz und Verbrauch von Materialien und Res-sourcen minimiert wird? Welche Kompetenzen brauchen in diesem Zusammenhang zukünftige Designer:innen und wie werden diese ver-mittelt? Systeme — Wie wird nachhaltiges Handeln in Systemen wie Netzwerkorganisationen oder Unternehmen gestaltet? Wie sieht Nach-haltigkeit aus, wie kommunizieren wir nachhaltig? Welche Diskurse und Ansätze gestalten die Vermittlung von Design und Nachhaltigkeit? Welchen Einfluss hat die Methodik des Designs auf andere Disziplinen? Welche Rolle kommt Design in interdisziplinären Diskursen zu nach-haltigem Wandel zu? Was können wir aus anderen Disziplinen aufneh-men, welche Schnittstellen gilt es zukünftig weiter zu gestalten? Gerechtigkeit — Nachhaltigkeit kann nicht ohne eine gerech-te Verteilung der Ressourcen gedacht werden. Welche Zukunft möch-ten wir entwerfen und wie kann Gerechtigkeit realisierbar sein? Wie wollen wir in Zukunft leben und arbeiten? Welche sozialen Auswir-kungen hat Gestaltung? Wie kann Design seine Rolle verantwortungs-voll wahrnehmen und nicht nur auf die Bedürfnisse der ohnehin schon Privilegierten schauen? Kann beispielsweise Participatory Design ein Weg sein, eine gerechte Gestaltung für den Klimawandel umzusetzen? Wie kann Design lokal handeln und dabei eine globale Perspektive be-halten? Was sind Wege, die Design außerhalb unserer europäischen Perspektive verorten? Welche Ansätze können aus anderen Systemen, Gesellschaften oder Epochen adaptiert werden und wie können diese heute zu nachhaltiger Entwicklung beitragen?Since the UN Climate Conference COP26 in Glasgow 2021, we can say: It can't continue like this. The history of design is full of ideas and practices on designing for sustainability, from the Deutsche Werkstätten Hellerau to Victor Papanek to the Circular Design Guide. Designers are seen as experts in developing holistic solutions to complex problems. The ability to deal with uncertainty holds potential to provide valuable solutions to environmental, social and economic challenges. But in view of the upheavals of society in the Anthropocene, the question arises as to what design is really capable of achieving. Design faces considerable challenges as a discipline and as a field of research: How can we design in a way that conserves resources without perpetuating an order based on inequality? Or are design and sustainability even mutually exclusive? Design thus seems to have an ambivalent relationship to sus-tainability. Thus, in the discourse around sustainability in design, a variety of positions have emerged around participation, transparency, and openness with an eye toward the consequences of design for the environment. Organizations like Extinction Rebellion use design means and call for climate justice in their demonstrations. Participation in the production of consumer goods, such as in the Maker movement, aim to contribute to sustainability through decentralized solutions. This shows: Design can create solutions and visions for sustainable futures and take on an interface function. Nevertheless, it is important to keep in mind that design still seems to have a tendency towards elitism. Concepts such as zero waste or newly built climate-neutral city districts seem to address the needs of the already privileged. Moreover, practice shows that a truly sustainably designed consumer culture is still in its infancy. How can a balance between resources, growth and fairly distributed wealth be de-signed? What alternative proposals can we develop to break patterns that contribute to perpetuating grievances? What are the limits of where design can contribute? The 2022 annual conference of the DGTF therefore address-es key aspects of sustainability that connect to design. What and how can design contribute to sustainable development? How does the sustaina-bility discourse change perceptions of design, in theory and practice? What impact do approaches and discourses of sustainable development have on design education and research? The annual conference of DGTF 2022 enables an active ex-change of practical approaches, theoretical impulses and empirical find-ings in presentations and workshop sessions. The contributions highlight current research and study projects as well as explore future scenarios. How can sustainability be addressed in teaching, practice and research in order to set new impulses for design work? Contributions may include, but are not limited to, the fol-lowing topics and issues: Materiality — How can we design for material cycles? What are the limits and potentials of niche solutions in the circular economy? What can be learned from end-of-life for the design of products and systems? Should design operate on the principle of “more is less” - in the analog as well as the digital space? How is value creation designed when the use and consumption of materials and resources is minimized? What competencies do future designers need in this context and how will they be taught? Systems — How is sustainable action shaped in systems such as network organizations or companies? What does sustainability look like, how do we communicate sustainably? Which discourses and ap-proaches shape the communication of design and sustainability? What influence does the methodology of design have on other disciplines? What is the role of design in interdisciplinary discourses on sustainable change? What can we take from other disciplines, which interfaces need to be further shaped in the future? Shared Prosperity — Sustainability cannot be thought of without a fair distribution of resources. What kind of future do we want to design and how can justice be realized? Future designs: How do we want to live and work in the future? What are the social implications of design? How can design play its role responsibly and not just look at the needs of the already privileged? For example, can Participatory Design be a way to implement equitable design for climate change? How can design act locally while maintaining a global perspective? What are ways that locate design outside our European perspective? What approaches can be adapted from other systems, societies, or eras, and how can they contribute to sustainable development today

Zur Begrenzung der Staatsverschuldung im föderalen Staat

Seit geraumer Zeit wird den öffentlichen Haushalten in der Bundesrepublik Deutschland und hierbei insbesondere den Haushaltsdefiziten sowie dem Schuldenstand eine große Aufmerksamkeit zuteil. Dazu beigetragen hat nicht nur der enorme Anstieg der Schulden der öffentlichen Hand und die damit einhergehende Zinslast nach der Wiedervereinigung. Auch die Verpflichtung Deutschlands, als Mitglied der Europäischen Währungsunion übermäßige öffentliche Defizite zu vermeiden und im Rahmen des europäischen Stabilitäts- und Wachstumspakts in den kommenden Jahren sogar einen ausgeglichenen Staatshaushalt auszuweisen, lässt sich als Ursache für diese Entwicklung ausmachen. Vor dem Hintergrund der Frage, wie es zukünftig gelingen kann, das gesamtstaatliche Defizit und damit auch den Anstieg des Schuldenstandes des Staates zu begrenzen, werden zunächst auf der Grundlage der langfristigen Auswirkungen der Staatsverschuldung auf die gesamtwirtschaftliche Entwicklung die Grenzen der Staatsverschuldung herausgearbeitet. Daraufhin werden die Grenzen der Staatsverschuldung aus ökonomischer Sicht mit jenen Grenzen der Staatsverschuldung verglichen, die sich aus dem Grundgesetz ergeben. In diesem Zusammenhang wird dargelegt, dass die institutionellen Grenzen der Staatsverschuldung zum einen weiter gefasst sind, als dies aus ökonomischer Sicht sinnvoll ist. Zum anderen wird aufgezeigt, dass sich aus der Finanzverfassung für die Entscheidungsträger darüber hinaus Anreize ergeben, den verfassungsrechtlichen Rahmen in einem Umfang in Anspruch zu nehmen, der zu einem Überschreiten der ökonomischen Grenzen der Staatsverschuldung führt. Vor diesem Hintergrund wird ein Vorschlag zur Reform der Finanzverfassung vorgestellt, der den ökonomischen Anforderungen besser Rechnung trägt als die derzeitigen Regelungen und der gleichzeitig mit der bundesstaatlichen Ordnung des Grundgesetzes vereinbar ist.For some time public finances especially public deficits and debt have attracted intense interest in the Federal Republic of Germany. This is the result not only of the enormous increase in public debt especially since the reunification, it is also due to Germany`s obligation as a member of the European Community to avoid excessive public deficits and - especially - under the "stability and growth pact" to produce balanced budgets. Focused on the question of how to limit budget deficits and national debt in the future, the thesis analyses the impact of national debt on economic growth, and - from an economic point of view - highlights the limits to budget deficits and national debt. These economic limits are then compared to the constitutional limits of budget deficits in the German "Grundgesetz". It turns out that the constitutional limits are too generous in comparison to the economic limits. Furthermore the constitution provides federal and state governments with incentives to increase the indebtedness beyond the economic limits as defined. Based on these results there follows a proposal for a constitutional reform that complies with the economic limits discussed and is also compatible with the federal structure of the "Grundgesetz"

Graded inhibition of oncogenic Ras-signaling by multivalent Ras-binding domains

BACKGROUND: Ras is a membrane-associated small G-protein that funnels growth and differentiation signals into downstream signal transduction pathways by cycling between an inactive, GDP-bound and an active, GTP-bound state. Aberrant Ras activity as a result of oncogenic mutations causes de novo cell transformation and promotes tumor growth and progression. RESULTS: Here, we describe a novel strategy to block deregulated Ras activity by means of oligomerized cognate protein modules derived from the Ras-binding domain of c-Raf (RBD), which we named MSOR for multivalent scavengers of oncogenic Ras. The introduction of well-characterized mutations into RBD was used to adjust the affinity and hence the blocking potency of MSOR towards activated Ras. MSOR inhibited several oncogenic Ras-stimulated processes including downstream activation of Erk1/2, induction of matrix-degrading enzymes, cell motility and invasiveness in a graded fashion depending on the oligomerization grade and the nature of the individual RBD-modules. The amenability to accurate experimental regulation was further improved by engineering an inducible MSOR-expression system to render the reversal of oncogenic Ras effects controllable. CONCLUSION: MSOR represent a new tool for the experimental and possibly therapeutic selective blockade of oncogenic Ras signals

Entwicklung von multivalenten Sonden zur gezielten Analyse und Beeinflussung Ras-abhängiger Signalwege

Die kleine GTPase Ras ist ein zentrales Element bei der Regulation vieler zellulärer Prozesse. Ras ist über Lipidanker in Membranen eingebettet und wird intrazellulär durch das Zusammenspiel von GEF und GAP aktiviert bzw. deaktiviert. Aktiviertes, d.h. GTP-beladenes Ras rekrutiert diverse Effektorproteine über deren Ras-bindende Domäne (RBD) an die Membran, wo diese Proteine aktiviert werden und dann die biologischen Aktivitäten von Ras vermitteln. Aufgrund seiner initialen Rolle bei der zellulären Transformation und Tumorigenese wurden verschiedene Ansätze entwickelt, um die Funktionalität von Ras zu unterdrücken, und um insbesondere der transformierenden Wirkung infolge einer deregulierten Ras-Aktivität entgegenzuwirken. Dabei zielen bisherige Ansätze vorwiegend auf die Suppression der Expression oder der Prozessierung des Proteins ab. In dieser Arbeit wird die Etablierung eines neuartigen Ansatzes beschrieben, der es erlaubt die Aktivität des vollständig prozessierten, reifen Ras-Proteins zu modulieren. Hierfür wurden RBD des Ras-Effektors Raf-1 zu Oligomeren aus zwei bzw. drei Domänen verknüpft. Um die Variabilität dieser Konstrukte zu erhöhen, wurden Oligomere bestehend aus der wildtypischen oder mutierten RBD, die eine abgeschwächte Affinität gegenüber Ras-GTP aufweisen, entwickelt. Diese Konstrukte werden zusammenfassend als multivalent scavengers of oncogenic Ras(MSOR) bezeichnet. Durch in vitroVersuche mit rekombinant hergestellten MSOR konnte gezeigt werden, dass die mutierten Varianten eine geringere Affinität für aktives Ras besitzen als die wildtypischen. Diese Versuche demonstrieren aber vor allem, dass die Stärke der Bindung an Ras-GTP mit der Zahl der jeweils miteinander verknüpften Bindedomänen zunimmt, wodurch die Interaktion stabilisiert wird. Die Wechselwirkung von MSOR und Ras ließ sich auch in vivo durch Expression fluoreszenzmarkierter Varianten (eGFP-MSOR) demonstrieren. Durch ektopische Expression verschiedener Ras-Varianten in Cos-7 Zellen konnte die GTP-spezifische Interaktion der eGFP-MSOR mit verschiedenen Mitgliedern der Ras-Subfamilie einschließlich der Ras-Isoformen nachgewiesen werden. Die Modulation der Ras-Aktivität durch MSOR wurde nach Koexpression von MSOR und Ras in verschiedenen Zelllinien durch die Analyse ausgewählter Ras-vermittelter zellulärer Prozesse studiert. Es wurde gezeigt, dass das wildtypische trimere MSOR-Konstrukt (eGFP-WT-3) die Ras(G12V)-vermittelte ERK2-Phosphorylierung und MMP1-Genexpression deutlich supprimieren kann. In Übereinstimmung mit der blockierenden Wirkung der MSOR konnte auch die Invasivität sowie das substratunabhängige Wachstum im Soft-Agar mit eGFP-WT-3 unterdrückt werden. Die Befunde korrelieren mit der Fähigkeit dieses MSOR, einerseits die Ras(G12V)-vermittelte Genexpression matrix-degradierender Enzyme wie Cathepsin L oder uPA aufzuheben und andererseits die Expression pro-apoptotischer Faktoren zu fördern. In diesem Zusammenhang wurde zudem beobachtet, dass die Expression oligomerer wildtypischer MSOR in Cos-7 Zellen zur Apoptose dieser Zellen führt. Die Wirksamkeit der MSOR in den Transformationsassays verdeutlicht deren inhibitorisches Potential gegenüber Ras-vermittelten Effekten. Viele der publizierten Untersuchungen zur Visualisierung der Ras-Aktivität erfolgten ausschließlich unter Bedingungen der Ras-Überexpression. Dies führt jedoch zu unphysiologischen Effekten, weshalb die Inzidenz einiger Befunde für die in vivoSituation fraglich ist. Ein besonders wichtiges Ergebnis dieser Arbeit ist der Nachweis, dass MSOR aufgrund ihrer effektiven Bindung an Ras-GTP auch als Reporter endogener Ras-Aktivität eingesetzt werden können. Nach Expression von eGFP-R59A,N64D-3 konnte die EGF- und TPA-induzierte Aktivierung des endogenen Ras anhand der Translokation des Reporters mittels konfokaler Mikroskopie in Echtzeit verfolgt werden. Das endogene Ras wird nach Stimulation nahezu ausschließlich an der Plasmamembran aktiviert. Die in der Literatur postulierte stimulus-abhängige Aktivierung von heterolog exprimiertem Ras im perinuklären Bereich, respektive Golgi-Apparat oder in Endosomen konnte hingegen nicht beobachtet werden. Da eGFP-R59A,N64D-3 ein sensitiver Detektor für endogenes Ras ist, belegt dieses Ergebnis die unterschiedliche räumliche Aktivierung von endogenem gegenüber überexprimiertem Ras. Die entwickelten MSOR-Konstrukte bieten ein Spektrum neuartiger Moleküle, mit denen sich zum einen die Ras-Aktivierung in vivo verfolgen lässt, die anderseits aber auch wirksam mit Ras-spezifischen Effekten interferieren können. Durch den modularen Aufbau der Konstrukte aus einzelnen Domänen, deren Affinität für Ras-GTP variiert werden kann, wird eine zielorientierte Anwendung der MSOR möglich