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Start > Leuphana Bachelor (B.A./B.Eng./B.Sc./LL.B.) -> Komplementärstudium -> Methodenorientierte Zugänge zu den Naturwissenschaften

Lehrveranstaltungen

Arduino (Seminar)

Dozent/in: Andreas Möller

Termin:
 wöchentlich | Montag | 12:15 - 13:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 11.117 Seminarraum

Inhalt: Es heißt, Arduino sei eine König in Ivrea, Italien, im Mittelalter gewesen. Andere behaupten, dass Arduino eine Studentenkneipe gewesen ist, als Arduino für studentische Projekte des Interaction Design Institute Ivrea (IDII) entwickelt worden ist. Heute steht Arduino für ein Hardware/Software-Paket, das es erlaubt, sehr einfach einen Microcomputer um Sensoren (Temperatur, Bewegung, Energieverbrauch etc.) auszustatten, Aktoren wie Leuchtdioden oder Relais (z.b. als Schalter zu Ein- und Ausschalten von 240V-Leitungen) zu ergänzen und zu programmieren. Dazu besteht die Arduino Hardware (Arduino UNO) aus einem USB-Anschluss zum Anschluss an ein Laptop (benötigt man für das Programmieren), einem Anschluss für Spannungsversorgung und vor allem vielen Input- und Outputanschlüsse für die Sensoren und Aktoren. Das besondere Merkmal von Arduino ist, dass es für Studenten im Bereich Interactive Design entwickelt worden ist. NICHT vorausgesetzt werden Hard- und Softwarekenntnisse, es ist auch nicht notwendig zu wissen, wie man Hardware aufbaut ("löten"). Im Vordergrund stehen kreative computerbasierte Lösungen für verschiedenste Lebensbereiche wie Wohnen, Arbeit, Mobilität, Kunst. Das fängt an bei einfachen Blicklichtern, Energieverbrauchsmessungen, Master/Slave-Schaltern, einfachen Robotern... Im Internet finden sich zahlreiche Beispiele, was man alles mit diesen kleinen Microcomputern machen kann (vgl. http://www.arduino.cc/en/). In einer letzten Phase des Seminars werden Fragen der Zukunft der Gesellschaft und Nachhaltigkeit behandelt (Open Source und Open Hardware, Maker-Communities in der Gesellschaft, Green IT usw.).

Basic techniques in estimation and in control using Matlab/Simulink, also for non-engineers (FSL) (Seminar)

Dozent/in: Paolo Mercorelli

Termin:
 wöchentlich | Montag | 16:15 - 17:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 40.106 Konrad-Zuse-Raum

Inhalt: Introduction on Matlab/Simulink; the most important Matlab/Simulink functions; structure of a Matlab/Simulink model simulation through different examples (technical systems, economic systems, biologic systems,...). Static and Recursive Least Squares to estimate parameters of systems (simple technical and economic systems). An optimal estimator - Kalman Filter: the linear and nonlinear case. Examples of usage of Kalman Filter in technical, economic and biologic systems. (Examples: 1. estimation of random variables using Kalman Filter. 2 Inflation estimation in a simple capital investment system. Velocity, current and load in motor applications). An optimal control strategy - Model Predictive Control: the linear case. Examples of control of a simple capital investment system with estimated inflation. Control of an electrical motor.

Betriebssysteme - Eine Einführung (Seminar)

Dozent/in: Andreas Möller

Termin:
 wöchentlich | Montag | 14:15 - 15:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 11.307 Seminarraum

Inhalt: Man kennt sie von den Abkürzungen iOS oder Android: Betriebssysteme – und dennoch ist weitgehend unklar, was da passiert und warum man sie überhaupt benötigt. Kurzdefinitionen und Lexikoneinträge geben einige Hinweise: es gehe um das Zusammenspiel von Hard- und Software, gemeinsame Funktionen usw. Das klingt in der Tat langweilig. Und trotzdem haben wir es bei der Gestaltung des Zusammenspiels von Hard- und Software mit Treibern zu tun, welche die Welt verändern. Früher ging es beim Zusammenspiel um merkwürdige neue Artefakte – Software nämlich – und ebenso merkwürdige Hardware, etwa Floppylaufwerke. Heute ist mit Hardware fast alles gemeint, das wir gestalten und beeinflussen können: vom Telefon über den Kühlschrank bis hin zum Pkw. Die klassischen Formen des Computers sind nur noch eine Form der Computers und zudem im Verschwinden begriffen. Stattdessen wird vieles, das uns umgibt, auch zum Computer. Mitgestaltung heißt in dem Zusammenhang, dass man sowohl Hardware als auch Software gestaltet. Mehrere Veranstaltungen werden anhand kleiner Beispiele zeigen, wie Software Hardware steuert und umgekehrt.

Das Wunder der Metalle – Vielfalt und Eigenschaften der metallischen Werkstoffe (Seminar)

Dozent/in: Jonas Lehmann

Termin:
 wöchentlich | Montag | 10:15 - 11:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 40.254 Seminarraum

Inhalt: Metalle sind aus dem alltäglichen Leben nicht wegzudenken. Umso wichtiger ist es, deren besondere Eigenschaften zu kennen. Die Studierenden lernen, wie man die charakteristischen Eigenschaften von Metallen überprüft und auswertet. Dabei werden die Vor- und Nachteile von Metallen herausgearbeitet. Neben mechanischen Eigenschaften wird auch die Energiebilanz von Metallen betrachtet, um diese in einen umweltpolitischen Kontext einordnen zu können.

Fortran - eine lebendige Programmiersprache (Seminar)

Dozent/in: Wolf-Ulrich Palm

Termin:
 14-täglich | Freitag | 12:15 - 15:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 12.006 Seminarraum

Inhalt: Fortran ist noch heute eine der grundlegenden Programmiersprachen z.B. in der Klimamodellierung, Wetterforschung, in den Ingenieurwissenschaften oder der theoretischen Chemie. Fortran hat sich demnach in den letzten Jahrzehnten immer wieder erneuert und es lohnt, Grundzüge dieser (recht einfach zu erlernenden) Programmiersprache anzuwenden. Alle Sprachelemente der heutzutage sehr populären Sprachen wie C++ oder JAVA finden sich in der Ursprungssprache Fortran zum Teil wesentlich verständlicher wieder. Die Veranstaltung vermittelt einerseits grundlegende, anwendungsorientierte Sprachelemente der Programmiersprache Fortran. Andererseits werden neben dem Umfeld zur Entwicklung der Sprache im Besonderen jedoch eigene Anwendungen in Fortran geschrieben, um somit ein Problem in Fortran umzusetzen und zu lösen. ln der Veranstaltung werden ausnahmslos konkrete Übungen und Aufgaben aus dem naturwissenschaftlichen Alltag verwendet. Studierende erarbeiten selbstständig bzw. in einem Team Programmlösungen, z.B. zur nichtlineare Anpassung naturwissenschaftlicher Daten oder zur Behandlung großer Datenmengen aus Satellitendaten, Wetterdaten oder Daten zur chemischen Luftbelastung.

Introduction to Industrial Automation and Control (FSL) (Seminar)

Dozent/in: Philipp Odensass

Termin:
 wöchentlich | Freitag | 14:15 - 17:45 | 14.10.2019 - 08.11.2019 | C 40.106 Konrad-Zuse-Raum
wöchentlich | Freitag | 12:15 - 17:45 | 15.11.2019 - 31.01.2020 | C 40.106 Konrad-Zuse-Raum

Inhalt: The course covers the following topics: - Common industries and applications in industrial automation, - Industrial Automation Structures, - Ethernet TCP/IP as an a modern industrial network for Industrie 4.0, - Basis mechanical and electrical components, - Automation control systems, - Programming languages according IEC 61131-3, - Preemptive multitasking and tasks, programs, and routines, - Fault handling, - Basic commands, - Motion commands, - about 7 hands-on-lab-exercises with industrial hard- and software for programming, downloading, testing, analysing, and documenting control systems.

Künstliche Intelligenz - Theorie und Anwendungen (Seminar)

Dozent/in: Ralph Welge

Termin:
 wöchentlich | Freitag | 14:15 - 15:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 4.308b Edulab

Inhalt: Autonome KI-Systeme sind ein bedeutender Trend der kommenden Jahre und werden mittlerweile in vielen Bereichen wie autonomes Fahren, Smart Grid, Life Science, AAL, Smart Home aber auch Industrie 4.0 und betriebliche Informationssysteme diskutiert. Der Kern eines jeden autonomen KI-Systems liegt in einer KI-Softwarekomponente. Diese muss in der Lage sein, unter Einbeziehung vielfältiger Datenquellen eine sich mit der Zeit verändernde Systemumgebung zu explorieren und das interne Entscheidungsmodell laufend an die Umgebungssituation zu adaptieren. Die wesentliche Herausforderung beim Entwurf von KI-Softwarekomponenten zur Steuerung autonomer Systeme liegt in der Realisierung der notwendigen Adaptivität. Dabei kommen Entwickler mit den heute gut erforschten Verfahren des überwachten und unüberwachten Lernens schnell an ihre Grenzen. Ein vielversprechender Kandidat zur Bereitstellung autonomer Systemfunktionen ist das Verstärkende Lernen (RL - Reinforcement Learning). Die Veranstaltung führt in die Theorie des Markov Decision Process (Markov Entscheidungsprozess) sowie in Funktionen wie Reward Function, State-Value Function und Action-Value Function ein. Neben der Modellbildung werden Lösungsverfahren wie Value Iteration und Q-Learning mit geeigneten Funktionsapproximationen diskutiert. Für die Voraussage unbekannter Werte in partiell unbekannten Umgebungen kommt die inkrementelle Methode Temporal Difference Learning zum Einsatz. Im Anschluss sollen die Studierenden Potenziale für KI-Methoden in einer Anwendungsdomäne identifizieren. Mögliche Domänen sind: - Betriebliche Informationsverarbeitung / ERP-Systeme (Wareneinkauf, Materialwirtschaft, Verkauf und Produktion) - Smart Home / Smart Grid / Smart Citiy mit dem Schwerpunkt Energieeffizienz - Autonome Drohnen - Mensch-Technik-Interaktion Im ersten Schritt sollen durch die Studierenden Anwendungsprobleme identifiziert werden, zu deren Lösung sich die vorgestellten KI-Methoden eignen. In einem zweiten Schritt sollen Konzepte zur Lösung dieser Probleme mit Hilfe von KI-Methoden entwickelt werden. Ziel Die Studierenden sollen in die Lage versetzt werden, ein KI-basiertes Produkt konzeptionell zu planen.

Make science and be happy, even without latex: Communicating your research results using diagrams and texts created in RMarkdown and ggplot2 (FSL) (Seminar)

Dozent/in: Jan-Bennet Voltmer

Termin:
 Einzeltermin | Sa, 19.10.2019, 10:15 - Sa, 19.10.2019, 17:45 | C 14.001 Seminarraum
Einzeltermin | So, 20.10.2019, 10:15 - So, 20.10.2019, 15:45 | C 14.001 Seminarraum
Einzeltermin | Sa, 26.10.2019, 10:15 - Sa, 26.10.2019, 17:45 | C 14.001 Seminarraum
Einzeltermin | So, 27.10.2019, 10:15 - So, 27.10.2019, 15:45 | C 14.001 Seminarraum

Inhalt: "We show that LaTeX users were slower than Word users, wrote less text in the same amount of time, and produced more typesetting, orthographical, grammatical, and formatting errors. On most measures, expert LaTeX users performed even worse than novice Word users. LaTeX users, however, more often report enjoying using their respective software." (Knauff & Nejasmic, 2014) The scientific process consists of unstructured, creative, sitting-in-the-sandbox-and-throw-stuff aspects (@potus might say "executive time"). But it also consists of bone-dry, heavily structured aspects, and most students might perceive the writing-about-results-part as such. Luckily, there's help. In this seminar, three things will inspire students with regards to these aspects: 1) R is easy. You will get to know R's ever-improving, vibrantly-being-maintained, made-so-easy-that-you-can-even-read-it-without-programming-skills-part-of-the-universe called the "tidyverse", which represents a disruptive change in R syntax writing and clearly eases access to command line based statistics software. 2) R can make beautiful plots to visualize your data with playful lightness. 3) R can even write your research paper for you. Well - not yet. But RMarkdown can take care of the formatting and copying-numbers-from-your-statistics-software-to-your-research-paper-part for you, so that you can focus on sitting in the sandbox, throwing stuff, and writing about that.

Mathematik für Fortgeschrittene (Vorlesung)

Dozent/in: Jens Oberrath, Vasily Pozdnyakov

Termin:
 wöchentlich | Mittwoch | 10:15 - 11:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 14.103 Seminarraum
14-täglich | Mittwoch | 12:15 - 13:45 | 23.10.2019 - 31.01.2020 | C 14.103 Seminarraum | Beginn: 2. Semesterwoche

Inhalt: In der Veranstaltung wird der Umgang mit partiellen Differentialgleichungen (PDGLn) erarbeitet. Sie bilden die Basis der mathematischen Beschreibung von dynamischen Phänomenen in mehreren Veränderlichen, die in vielen Wissenschaftsdisziplinen zu finden sind. Im Fokus der Vorlesung liegt die Anwendung. Dabei wird vermittelt wie sich PDGLn klassifizieren lassen, welche Rand- und Anfangsbedingungen benötigt werden und welche analytischen oder numerischen Methoden sich eignen, um eine entsprechende PDGL zu lösen. Im Laufe der Veranstaltung soll jeder Student exemplarisch anhand von Phänomenen seines eigenen Interessens- oder Wissenschaftsgebietes die erlernten Ansätze und Methoden anwenden, um das Erlernte selbständig zu vertiefen. Dies soll einerseits handschriftlich, aber auch durch die Anwendung von entsprechender Software oder selbst implementierter Numerik vollzogen werden. Verschiedene PDGLn und die zugehörigen Lösungsmethoden werden erarbeitet, anhand von Beispielen und Übungen vertieft und mit Software visualisiert.

Measurement of sustainable processes. A Life cycle approach (FSL) (Seminar)

Dozent/in: Johan Andres Velez Henao

Termin:
 wöchentlich | Montag | 08:15 - 09:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 40.146 Seminarraum

Inhalt: Circular economy attempts to close the economy and ecologic loops reducing the production of waste and reintegrating the wastes into the loops, imitating the ecologic systems in which the waste produced in the ecosystem is reused as raw materials to produce goods and ecological services. This new economic paradigm can only become a reality if materials, products, services, processes, and business models are completely redesigned to the extent that the materials used in new products can be recovered or sustainably disposed. Generally speaking, the circular economy is a suitable framework to reduce the dependence on the extractive sector, by empowering a diversified economy that adds value in their goods and services. This model creates new economic opportunities through innovation to create bioproducts and circular business models. In this sense, one of the most affordable tools to achieve a successful transition to linear economy through circular economy is the Life Cycle Assessment LCA. Through LCA it is possible, for example, to compare two different kinds of beverage (beer and wine) and determine environmentally speaking which of them is better, identifying in which stages of the process are the most significant impacts in order to improve the environmental profile of our products. Therefore the core topics of the seminar are: + Types of models into life cycle thinking + System modeling limitations und uncertainties + LCA as accounting systems for material and energy flows and stocks + Assessment of environmental impacts of products, services and decisions +beyond traditional life cycle assessment, social impacts and water pressures The course is an invitation to discussion, based on a few introductory lectures. The methodology proposed is project base learning in which each group actively participates and prepares some presentations and the life cycle assessment of a product or service chosen freely as a final delivery

Practicing science communication in the fields of natural/applied science and economics using Latex (FSL) (Seminar)

Dozent/in: Syed Hasan Raza

Termin:
 14-täglich | Montag | 12:15 - 15:45 | 28.10.2019 - 31.01.2020 | C 1.005 Seminarraum | 14-täglich im Wechsel mit seiner Veranstaltung Engineering design for non-engineers

Inhalt: Effective scientific communication not only involves communication skills but also the use of appropriate tools for preparing text documents/presentations. In view of this, two objectives are set for this course: understanding various key factors involved in scientific communication and preparing scientific documents/presentations using an appropriate tool. To realize the first objective, the following topics would be discussed: 1. Paraphrasing: the art of rephrasing sentences to differentiate from the published work while communicating the same idea. 2. Citation: recognizing the source of the information being used. 3. Avoiding plagiarism: making sure what we are publishing is an “original” idea and is not copied from any other source. 4. Effective body language and voice tone: the art of delivering complex ideas to the audience using the correct body language and tone of voice. To accomplish the second objective, Latex - a document preparation tool being used in various fields to produce "standard" typesetting system for text documents and presentations - is selected and the following points would be covered: 1. Introduction to Latex: a guide to installation, compilers, and editors for various operating systems. 2. Basics of Latex: text and paragraph formatting. 3. Page layout: setting page size and margins. Adding headers and footers in a document/presentation. 4. Figures, subfigures, and tables: creating, formatting, positioning, labeling, and referencing. 5. Formulae, matrices, and equations: using different Latex environment to write complex formulae/equations and formulate matrices. 6. Referencing and citation: using Bibtex (a built-in module of Latex) to include and manage cited resources. 7. Style file: understanding, creating and using a style file. 8. Organizing .tex files and managing directories/folders when writing a large document such as a thesis/dissertation. 9. Presentations: preparing presentations on Latex.

Softwareentwicklung mit Java (Seminar)

Dozent/in: Ralph Welge

Termin:
 wöchentlich | Freitag | 16:15 - 17:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 4.308b Edulab

Inhalt: Die Java-Plattform ist nach etwa zwei Jahrzehnten ein fester Bestandteil der IT-Welt geworden. Die Veranstaltung behandelt die objektorientierte Programmierung mit Java. Teil 1 wiederholt die grundlegenden Merkmale von Java. Dazu zählen unter anderem Schlüsselworte, Bezeichner, Operatoren, Datentypen, Kontrollstrukturen, Arrays und Strings. Danach werden vertiefende Konzepte der objektorientierten Programmierung besprochen wie Objekte, Klassen, Methoden, Vererbung, Threads. Teil 2 behandelt neue Konzepte von Java 8 . Je nach Vorkenntnisse der Teilnehmer vertieft Teil 3 danach die grafische Programmierung mit JavaFX. In diesem Zusammenhang werden Programmiertechniken zur Entwicklung grafischer Oberflächen mit JavaFX behandelt.

Soziale Netzwerke im Internet und Netzwerkanalyse (Seminar)

Dozent/in: Guido Barbian

Termin:
 wöchentlich | Montag | 12:15 - 13:45 | 14.10.2019 - 31.01.2020 | C 6.317 Seminarraum

Inhalt: Soziale Online-Netzwerke wie Facebook, Twitter, WhatsApp uvm. sind allgegenwärtig - doch was steckt hinter den Kulissen? Welche Daten werden erhoben und mit welchen Methoden werden diese ausgewertet? Die Veranstaltung gibt eine Einführung in die Netzwerkwissenschaften sowie das Methodenwerk der Netzwerkanalyse in seinen Grundzügen. Im seminaristischer Form erarbeiten die Teilnehmer verschiedene, in einander greifende Themen und erschliessen so den Gesamtkomplex. Ergänzend lernen die Teilnehmer Software zur technischen Auswertung von Sozialen Netzwerkdaten kennen.