"Masterarbeit"
| Begriff | Masterarbeit |
| Metakey | Art der Arbeit (institution:project_type) |
| Typ | Keyword |
| Vokabular | HSLU |
235 Inhalte
- Seite 1 von 20
Play to Earn: A Business Model Framework for Blockchain-based Gaming
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- Titel
- Play to Earn: A Business Model Framework for Blockchain-based Gaming
- Autor/in
- Datierung
- 15.01.2024
- Beschreibung
- Diese Studie analysierte Geschäftsmodelle in der Gaming-Industrie, fokussiert auf die Auswirkungen der
Blockchain-Technologie auf Videospielpublisher und Spieler. Sie stellt sich der Herausforderung, ein
Geschäftsmodell-Framework zu entwerfen, das Tokenomics integriert, um das Engagement der Spieler zu
steigern und gleichzeitig attraktive Umsatzmöglichkeiten für Publisher zu schaffen.
Frühere Studien haben das Potenzial der Blockchain-Technologie hervorgehoben, jedoch auch
Schwierigkeiten aufgezeigt, die bei der Ausbalancierung neuer Monetarisierungsstrategien der Hersteller mit
der Wahrung der Spielintegrität bestehen.
Die Studie nutzt eine Kombination aus Literaturrecherche, Experteninterviews und Prototyping,
einschliesslich einer Fallstudie mit einer tokenisierten Version des Spiels World of Warcraft. Die
Forschungsmethodik beinhaltet die Analyse sich entwickelnder Umsatzmodelle, die Klassifizierung von
Spielgenres und die Geschäftsmodelle der Publisher. Mittels Prototyping wurden verschiedene Tiefen der
Asset-Tokenisierung und Spielerpräferenzen getestet.
Zu den Ergebnissen zählen die Entwicklung von zwei Frameworks: ein Geschäftsmodell-Framework für
Publisher und ein Tokenisierungs-Framework. Diese Frameworks bieten Strategien für die Integration der
Blockchain in Geschäftsmodelle von Videospielen.
Ein wesentlicher Erkenntnisgewinn der Studie ist die Präferenz der Spieler für den Handel mit kosmetischen
Items, was auf eine Tiefe der Tokenisierung hindeutet, die das Spielerlebnis verbessert, ohne das
Spielgleichgewicht zu beeinträchtigen. Es betont die Wichtigkeit eines spielerzentrierten Ansatzes, der Fair
Play und Fähigkeiten gegenüber finanziellen Chancen priorisiert.
This study analysed gaming business models, focusing on the integration of blockchain technology and its
impact on video game publishers and players. It addresses the challenge of designing a business model
framework that incorporates tokenomics to enhance player adoption and retention, while providing attractive
revenue opportunities for publishers.
Previous research has highlighted the potential of blockchain but also indicated challenges in balancing
monetization strategies and gameplay integrity.
The study employs a mix of literature review, expert interviews, and prototyping, with a case study involving
a tokenized version of the game World of Warcraft. The research methodology includes the analysis of
evolving revenue models, game genre classification, and the transformation of publishers’ business models.
Prototyping is used to test various levels of asset tokenization and player preferences.
Findings include the development of two frameworks: a publisher business model framework and a
tokenization framework. These frameworks provide strategies for incorporating blockchain into gaming
business models.
A significant insight is the preference among players for trading cosmetic items, indicating a tokenization
level that improves player experience without disrupting the game balance. It highlights the importance of a
player-centric approach, prioritizing fair play and skill over financial opportunities.
- Diese Studie analysierte Geschäftsmodelle in der Gaming-Industrie, fokussiert auf die Auswirkungen der
- Urheberrechtshinweis
- Grossmann Luca, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 24.04.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Kitchen handle coatings - Requirements and testing
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- Titel
- Kitchen handle coatings - Requirements and testing
- Autor/in
- Datierung
- 12.01.2024
- Beschreibung
- Küchengriffbeschichtungen sind bis zu 20 Jahre lang täglich mechanischem und chemischem
Verschleiss ausgesetzt. Langlebige Griffe in verschiedenen Formen und Farben müssen kompetitiv
angeboten werden. Lieferanten kommunizieren wenige Qualitätsmerkmale, meist ohne Toleranzen
und die Möbelindustrie Normen beziehen sich vorwiegend auf Paneele. Griffe mit geprüfter Qualität
zu finden ist eine Herausforderung. In dieser Thesis werden Griffarten, Materialien, Normen
Beschichtungen und Qualitätsmerkmale mit Literatur und Interviews untersucht und 6 Tests wurden
an gängigen Griffen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen auf, wie verbunden Qualitätsmerkmale sind.
Grosse Unterschiede in Beschichtungsdicke (12-70 μm), Farbdistanz (ΔE > 3) und Härte (26-106 HV)
wurden gemessen, welche korrelierten. Einlagiges Nasslackieren bedeckt das Substrat oft nicht
vollständig und die gemessene Härte ist eine Mischung aus Lack und Substrat, je nach Schichtdicke.
Gealterter Lack wurde härter als das Substrat und schnitt im Gitterschnitttest viel schlechter ab. Die
Tests zur chemischen Beständigkeit und Rauheit haben nicht korreliert. Die Langlebigkeit lässt sich
durch die Tests nur indirekt beurteilen, künstliches Altern sollte dafür in Betracht gezogen werden.
Kitchen handle coatings are exposed to mechanical and chemical wear, daily for up to 20 years.
Durable handles in various shapes and colours need to be offered with competitive prices. Suppliers
specify few quality characteristics, mostly without tolerances and furniture industry norms focus on
panels. Finding handles with tested coating quality and durability is challenging. In this thesis, handle
types, materials, coatings, quality characteristics, failures and norms are explored through literature
and interviews and 6 tests were performed on popular handles. The results demonstrate how
interlinked quality characteristics are. Large ranges in coating thickness (12-70 μm), colour distance
(ΔE > 3) and hardness (26-106 HV) were observed, which all correlated. Single layer wet-lacquering
does often not fully cover the substrate colour and the measured hardness is a blend of coat and
substrate hardness, depending on coat thickness. Aged coats got harder than the substrate and
performed much worse in the cross-cut test. The chemical resistance and surface roughness tests
provided no correlations. Most tests address longevity only indirectly, thus artificial ageing should be
additionally considered.
- Küchengriffbeschichtungen sind bis zu 20 Jahre lang täglich mechanischem und chemischem
- Urheberrechtshinweis
- Berchtold Jonas, Hochschule Luzern - Dpartement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 23.04.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Transition to quantum-safe Authentication in TLS
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- Titel
- Transition to quantum-safe Authentication in TLS
- Autor/in
- Datierung
- 2024
- Schlagworte
- Urheberrechtshinweis
- Joshua Drexel, Hochschule Luzern - Informatik
- Departement
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 04.04.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
machina CITREA
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- Titel
- machina CITREA
- Autor/in
- Datierung
- 13.06.2023
- Beschreibung
- Das vorliegende Thesisbuch verbindet das Thesisprojekt mit der theoretischen Annäherung an die Thematik „Keeping what’s good“. Im Zentrum steht dabei die Umnutzung und Weiterentwicklung des Areals der ehemaligen Gelatinefabrik in Winterthur Grüze. Das Thesisbuch befasst sich mit der Kreation eines möglichen Zukunftsbildes der Garten- sowie der Industriestadt. Die Themen Stadt und
Dichte, Industrie und Nachhaltigkeit, Arbeiten und Wohnen stehen dabei im Fokus und sind eng miteinander verwoben. Dabei untersucht die Arbeit die Entwicklung eines neuen Bautypus mit Schwerpunkt auf dem Grüze Areal. Der stetige Bevölkerungsanstieg und die Urbanisierung in Winterthur erfordern innovative Ansätze für eine nachhaltige Stadtentwicklung.
Die Studie beginnt mit der Analyse des historischen Kontextes der Gelatinefabrik. Des Weiteren werden die heutigen Herausforderungen des Klimawandels und die Notwendigkeit zukunftsorientierte Lösungen untersucht. Wie viele andere Städte in der Schweiz ist auch Winterthur von steigenden
Temperaturen und dem Weichen von Grünflächen infolge der immer dichter werdenden gebauten
Umwelt betroffen. Um diesen Problemen entgegenzuwirken hat die Stadt einen Rahmenplan entwickelt, der eine hohe Lebensqualität der Winterthurer gewährleistet. Darüber hinaus spielt das vom Bund propagierte Konzept der 2000-Watt-Gesellschaft eine wichtige Rolle. Die Arbeit unterstreicht die Bedeutung einer gemischten Nutzung, einschliesslich von Industrie- und Wohngebieten, bei der Entwicklung von neuen Quartieren. Das Konzept der Gartenstadt, das ein harmonisches Verhältnis zwischen Wohnen, Arbeiten und Freizeit betont, dient als Inspiration für die Neugestaltung. Durch die
Kombination von historischen Erkenntnissen, klimatischen Überlegungen und städtebaulichen
Strategien wird mit dieser Arbeit ein neuer Bautypus für Winterthur manifestiert. Die Typologie zielt darauf ab, eine nachhaltige Umgebung zu schaffen, die die Industrie miteinbezieht, den sozialen
Austausch fördert und den Herausforderungen des Klimawandels begegnen kann. Das Projekt, eng verknüpft und in einer Wechselwirkung mit dem Thesisbuch, soll neue Konzepte und Denkweisen
aufzeigen und einen Prototyp, ein neues Stück Stadt, ein Zukunftsbild formen.
- Das vorliegende Thesisbuch verbindet das Thesisprojekt mit der theoretischen Annäherung an die Thematik „Keeping what’s good“. Im Zentrum steht dabei die Umnutzung und Weiterentwicklung des Areals der ehemaligen Gelatinefabrik in Winterthur Grüze. Das Thesisbuch befasst sich mit der Kreation eines möglichen Zukunftsbildes der Garten- sowie der Industriestadt. Die Themen Stadt und
- Urheberrechtshinweis
- Hug Stefanie, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 05.01.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
Zusammen sind wir schöner
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- Titel
- Zusammen sind wir schöner
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2023
- Beschreibung
- Die vorliegende Arbeit untersucht die Konzeption einer flexiblen Struktur, die im Buch als "intelligente Ruine" bezeichnet wird und eine dauerhafte Verbindung mit dem Grundboden eingeht. Besonderen Wert wird auf den Erhalt des bestehenden Gebäudebestands gelegt, wobei drei Strategien entwickelt werden, um angemessen mit diesem Bestand umzugehen. Durch die Verknüpfung von Alt und Neu sowie die Konzeption der intelligenten Ruine stellt das vorliegende Thesisprojekt eine mögliche Antwort auf die aktuellen Herausforderungen unserer Zeit dar. Das Buch ist in drei Kapitel unterteilt, die jeweils die Herangehensweise des Thesisprojektes repräsentieren: Begegnen, Erhalten und Weiterbauen. Im Kapitel "Begegnen" wird der Standort und insbesondere die Gelatinefabrik näher beleuchtet. Im zweiten
Kapitel, "Erhalten", wird erörtert, warum der Erhalt und die Weiterentwicklung eines Gebäudes massgeblich sind. Dabei werden sowohl Argumente aus dem Bereich des nachhaltigen Bauens als auch das Recht auf Erinnerung berücksichtigt. Im dritten Teil stützt sich die Arbeit auf zwei Referenzen: die Baustellenbilder von Rudolf Maeglin und der Fun Palace von Cedric Price. Aus den Referenzen wächst anschliessend die "intelligente Ruine". Dabei werden auch Themen wie die urbane Zukunft, die Öffnung der Gelatinefabrik und wandelbares Wohnen berücksichtigt. Die Erkenntnisse aus diesen beiden
Kapiteln werden abschliessend in Form des Thesisprojektes präsentiert und erläutert.
- Die vorliegende Arbeit untersucht die Konzeption einer flexiblen Struktur, die im Buch als "intelligente Ruine" bezeichnet wird und eine dauerhafte Verbindung mit dem Grundboden eingeht. Besonderen Wert wird auf den Erhalt des bestehenden Gebäudebestands gelegt, wobei drei Strategien entwickelt werden, um angemessen mit diesem Bestand umzugehen. Durch die Verknüpfung von Alt und Neu sowie die Konzeption der intelligenten Ruine stellt das vorliegende Thesisprojekt eine mögliche Antwort auf die aktuellen Herausforderungen unserer Zeit dar. Das Buch ist in drei Kapitel unterteilt, die jeweils die Herangehensweise des Thesisprojektes repräsentieren: Begegnen, Erhalten und Weiterbauen. Im Kapitel "Begegnen" wird der Standort und insbesondere die Gelatinefabrik näher beleuchtet. Im zweiten
- Urheberrechtshinweis
- Gashi Qendrim, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 05.01.2024
- Übergeordnete Sets
- 1
A critical assessment of lifecycle emission estimation methods including the impact of circularity approaches :A case study analysis of beverage cup materials.
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- Titel
- A critical assessment of lifecycle emission estimation methods including the impact of circularity approaches :A case study analysis of beverage cup materials.
- Autor/in
- Datierung
- 09.06.2023
- Beschreibung
- Die Ermittlung von Lebenszyklusemissionen hat in letzter Zeit deutlich an Bedeutung gewonnen. Die Ansätze zur Durchführung dieser Ökobilanzen müssen noch verbessert werden, um die Zuverlässigkeit und Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse zu gewährleisten. Zusätzlich haben die Ansätze und Indikatoren für die Kreislaufwirtschaft an Relevanz gewonnen. Desshalb wird der derzeitige Ansatz kritisch bewertet, inklusive einer Fallstudie über Einweg-Plastikbecher, um die Praktikabilität und die Grenzen der bestehenden Methoden zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass die Bandbreite der Ergebnisse vor allem auf unterschiedliche Annahmen und Systemgrenzen zurückzuführen ist. Um dieses Problem zu lösen, wurde der Bedarf an standardisierten Frameworks festgestellt. Dies führte zur Formulierung von Best Practices für künftige Bewertungen von Einwegplastikbechern und die Anwendung von Indikatoren für zirkuläre Prozesse.
The assessment of life cycle emissions has recently gained significant importance. The approaches to conducting these life cycle assessments still need improvement to ensure the reliability and comparability of the obtained results. Additionally, the circularity approaches and metrics have gained increased attention. This thesis critically evaluates the current framework, including a case study on single-use plastic cups, to examine the practicality and limitation of the existing methodologies. The key issues that drive the range within the results were found to be differing assumptions and system boundaries within the same assessment framework. To address this issue, the need for standardised frameworks has been identified. It has led to the formulation of best practices for future assessments aimed at single-use plastic cups and the application of circular metrics. By integrating stricter rules and defined approaches, the reliability and comparability of future life cycle assessment results can be improved and contribute towards a more reliable and widespread use of sustainability practices within the industry.
- Die Ermittlung von Lebenszyklusemissionen hat in letzter Zeit deutlich an Bedeutung gewonnen. Die Ansätze zur Durchführung dieser Ökobilanzen müssen noch verbessert werden, um die Zuverlässigkeit und Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse zu gewährleisten. Zusätzlich haben die Ansätze und Indikatoren für die Kreislaufwirtschaft an Relevanz gewonnen. Desshalb wird der derzeitige Ansatz kritisch bewertet, inklusive einer Fallstudie über Einweg-Plastikbecher, um die Praktikabilität und die Grenzen der bestehenden Methoden zu untersuchen. Es wurde festgestellt, dass die Bandbreite der Ergebnisse vor allem auf unterschiedliche Annahmen und Systemgrenzen zurückzuführen ist. Um dieses Problem zu lösen, wurde der Bedarf an standardisierten Frameworks festgestellt. Dies führte zur Formulierung von Best Practices für künftige Bewertungen von Einwegplastikbechern und die Anwendung von Indikatoren für zirkuläre Prozesse.
- Urheberrechtshinweis
- Amsler Moritz, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
MCU-Link Energy Aware Debugging
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- Titel
- MCU-Link Energy Aware Debugging
- Autor/in
- Datierung
- 15.06.2023
- Beschreibung
- Der Markt hat eine Zunahme von Produkten mit Power-Profiling-Funktionalität erlebt, die es einfach
machen, den Stromverbrauch von Low-Power-Geräten zu debuggen und zu optimieren.
Diese Thesis analysierte die verfügbaren Lösungen auf dem Markt, evaluierte Features, identifizierte
unerfüllte Bedürfnisse und fehlende Funktionalitäten.
Die wichtigste Erkenntnis war, dass die meisten Profiling-Lösungen, die den Code-
Ausführungszustand mit Leistungsmessungen verknüpfen, dies mittels Single Wire Output (SWO)
tun, welches nicht auf allen Arm-Mikrocontroller-Architekturen verfügbar ist, insbesondere nicht auf
dem Cortex-M0(+), der häufig in Low-Power-Anwendungen verwendet wird.
Um diese Lücke zu schließen, wurde ein Proof of Concept entwickelt, das elementares Power-Profiling
implementiert und den Ausführungszustand des Codes mit Strommessungen verknüpft. Die Lösung
nutzt den Debug Access Port (DAP), der auf allen Cortex-M-Cores verfügbar ist und über die
standardmäßige Single Wire Debug (SWD) Verbindung zugänglich ist. Das bedeutet, dass die Lösung
mit jedem System kompatibel sein sollte, das einen Cortex-M-Kern, Debug-Funktionalität über SWD
und eine zugängliche Stromversorgung implementiert.
The market has seen a rise in products with power profiling functionality, which makes it easy to
debug and optimize power usage of low-power devices.
This thesis analyzed the available solutions on the market, evaluating their features, identifying
unmet needs and missing functionality.
The key finding was that most profiling solutions that link execution state to power measurement do
so using Single Wire Output (SWO). SWO is not available on all Arm microcontroller architectures,
particularly the Cortex-M0(+), commonly used in low power applications.
To address this gap, a proof of concept was developed implementing elementary power profiling,
linking the code's execution state to a power measurement. The solution utilizes the Debug Access
Port (DAP) available on all Cortex-M cores and is accessed over the standard Single Wire Debug
(SWD) link. This means that the solution should be compatible with any system implementing a
Cortex-M core, debug functionality through SWD, and an accessible power input.
- Der Markt hat eine Zunahme von Produkten mit Power-Profiling-Funktionalität erlebt, die es einfach
- Urheberrechtshinweis
- Allenspach Peter, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Unsupervised Speech Recognition for Swiss German
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- Titel
- Unsupervised Speech Recognition for Swiss German
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2023
- Beschreibung
- Automatische Spracherkennung (ASR) ist eine zentrale Komponente von Sprachassistenten. ASR hat
sich in mehreren Sprachen, darunter Englisch und Deutsch, bewährt. Bei Sprachen mit geringen
Ressourcen ist die Leistung jedoch nicht zufriedenstellend, da es an großen Datensätzen mangelt.
Die schlechte Leistung schränkt die Akzeptanz in Ländern wie der Schweiz ein. In dieser Arbeit
untersuchen wir die Möglichkeit, die schweizerdeutsche Spracherkennung durch Unsupervised
Learning zu verbessern.
Die Grundlage für unsere Arbeit ist wav2vec-Unsupervised. Sprachrepräsentationen werden aus
Audiodateien mithilfe eines wav2vec2-Modells erzeugt. Wir haben ein Generative Adversarial
Network (GAN) auf diesen Repräsentationen und ungepaarten phonemisierten Text trainiert. Der
Generator lernt Audio zu transkribieren und der Discriminator muss Daten aus unserem Textkorpus
und vom Generator erzeugte Daten unterscheiden. Zunächst haben wir die veröffentlichten
Ergebnisse für Deutsch reproduziert. Danach führten wir Experimente mit schweizerdeutschen Daten
durch.
Wir erzielten eine Phoneme Error Rate (PER) von 17.5% für Deutsch und konnten die veröffentlichten
Ergebnisse auf Phonemebene erfolgreich reproduzieren. Nach verschiedenen Versuchen, die
Trainingsstabilität des GANs zu optimieren, erreichte unser bester schweizerdeutscher Ansatz mit
zehn Stunden Audiodaten eine PER von 86.5%. Abschliessend listen wir einige Vorschläge auf, wie
unsere Ergebnisse in zukünftigen Arbeiten weiter verbessert werden können.
Automatic speech recognition (ASR) is a core building block for voice assistants. ASR has performed
strongly in several languages, among them English and German. However, it performs poorly on lowresource
languages due to a lack of sizable datasets. Poor performance limits acceptance in countries
such as Switzerland because of its unique variants of German. In this work, we explore the possibility
of improving Swiss German speech recognition using unsupervised learning.
The base of our work is wav2vec-Unsupervised. Speech representations are created from audio files
using a wav2vec2 model. We trained a Generative Adversarial Network on these representations and
unpaired phonemized text. The generator learns transcribing audio, and the discriminator has to
distinguish data from our text corpus and data produced by the generator. First, we reproduced the
Standard German results published. Then, we performed experiments on Swiss German data.
We report a Phoneme Error Rate (PER) of 17.5% for Standard German and successfully reproduced
the published results on a phoneme level. After various attempts to optimize the training stability of
the model, our best Swiss German approach achieved a PER of 86.5% using ten hours of audio data.
Finally, we proposed suggestions on how our results could be further improved in future works.
- Automatische Spracherkennung (ASR) ist eine zentrale Komponente von Sprachassistenten. ASR hat
- Urheberrechtshinweis
- Vogel Manuel, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
HW/SW-Codesign of a tightly-coupled coprocessor for LTC neural networks
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- Titel
- HW/SW-Codesign of a tightly-coupled coprocessor for LTC neural networks
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2023
- Beschreibung
- Frühere Projekte haben gezeigt, dass Liquid Time-Constant Networks (LTC) sehr gute Performance
bei verschiedenen Aufgaben des maschinellen Lernens (ML) erzielen können. Zudem kann die
Modellarchitektur kompakter gehalten werden als bei anderen Modelltypen. Es hat sich jedoch als
schwierig erwiesen, die Echtzeitanforderungen zu erfüllen, wenn die Software auf einem
eingebetteten Softprozessor mit geringem Energieverbrauch implementiert ist.
Das Ziel dieses Projekts ist es, einen eng-gekoppelten Coprozessor zu entwickeln und zu
implementieren, um die Verarbeitung von LTC zu beschleunigen. Der Coprozessor wird als
Erweiterung einer RISC-V CPU implementiert. Der in Chisel implementierte Rocket-Chip-Generator
wird als Basis für dieses Projekt verwendet.
In einem ersten Schritt wird eine optimierte Software-Implementierung entwickelt und analysiert.
Dies zeigt, welche Berechnungen am meisten zur Gesamtverarbeitungszeit beitragen. Basierend auf
diesen Erkenntnissen werden dann die Hardware-Komponenten entworfen. Der implementierte
Coprozessor ist vollständig konfigurierbar. Dies ermöglicht verschiedene Modellgrößen und einen
variablen Grad an Paralellisierung. Das Design kann mit den Rocket-Chip Komponenten für ein MPF-
300 Field Programmable Gate Array (FPGA) mit einer Clockfrequenz von 100 MHz synthetisiert
werden.
Mit dem fertigen Coprozessor wird die Verbesserung der Verarbeitungszeit evaluiert. Dabei zeigt sich,
dass bei den beschleunigten Berechnungen bis zu 1000 mal schneller gerechnet werden können. Die
erreichbare Gesamtbeschleunigung hängt von der jeweiligen Modellarchitektur ab. Es kann jedoch
gezeigt werden, dass ein bestimmtes Modell aus einem früheren Projekt nun die
Echtzeitanforderungen erfüllen kann. Schlussendlich könnte die Beschleunigung eines größeren Teils
der Berechnungen eine deutlich höhere Gesamtbeschleunigung für einige Modelle bringen. Dafür ist
schlussendlich eine kleine Erweiterung der aktuellen Implementierung hier vorgeschlagen.
Previous projects have shown that Liquid Time-Constant Networks (LTC) can achieve very good
performance on various machine learning (ML) tasks. Additionally, the model architecture can be
kept more compact than those of other model types. Still, it has proven to be difficult to fulfill realtime
requirements if the software is implemented on a low-power embedded soft processor.
The aim of this project is to design and implement a tightly-coupled coprocessor to accelerate the
processing of LTC. The coprocessor is implemented as an extension of a RISC-V CPU. The Rocket-
Chip generator, implemented in Chisel, is used as a basis for this project.
In a first step, an optimized software implementation is developed and analyzed. This shows what
computations contribute most to the overall processing time. The hardware componentes are then
designed based on those insights. The implemented coprocessor is fully configurable to allow
different model sizes and a variable degree of paralellization. The design can be synthesized with the
Rocket-Chip components for a MPF-300 Field Programmable Gate Array (FPGA) with a clock
frequency of 100 MHz.
Finally, the improvement of the runtime is evaluated. This shows that a massive speedup of up to
1000x can be achieved for the accelerated computations. The achievable overall speedup depends on
the particular model architecture. But it can be shown that a specific model from a previous project
can now fulfill the real-time requirements. Finally, accelerating a larger portion of the computations
could again bring further runtime improvements and a significantly larger overall speedup for some
models. Thus, a small extension to the current implementation is proposed here.
- Frühere Projekte haben gezeigt, dass Liquid Time-Constant Networks (LTC) sehr gute Performance
- Urheberrechtshinweis
- Rebsamen Andreas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 12.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Elemental microanalysis of lunar analog materials with laserinduced breakdown spectroscopy (LIBS) and laser-induced XUV spectroscopy (LIXS) under vacuum conditions.
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Elemental microanalysis of lunar analog materials with laserinduced breakdown spectroscopy (LIBS) and laser-induced XUV spectroscopy (LIXS) under vacuum conditions.
- Autor/in
- Datierung
- 16.06.2023
- Beschreibung
- Laserinduzierte weiche Röntgenstrahl und extrem ultraviolette (XUV) Spektroskopie bietet eine alternative
Bestimmungsmethode zum laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS).
Experimente mit LIXS werden, aufgrund der kleinen Wellenlängen, im Vakuum ausgeführt. Dadurch ist
diese Methode insbesondere für die Umweltbedingungen auf dem Mond gut geeignet. Diese Arbeit
untersucht die Fähigkeiten von LIXS, mit dem Motiv, LIXS später als Ersatz oder Begleitung von LIBS in
Weltraumforschungen einzusetzen. Zunächst wird über die Vorteile und Anwendungen von LIBS, vor allem
auf dem Mars, berichtet. Gefolgt wird dies von Vergleichen zwischen XUV Emissionen, detektiert mit LIXS,
und Emissionen im ultravioletten zu sichtbaren (UV-VIS) Wellenlängen Bereich, detektiert mit LIBS. Beide
Emissionen geschehen dabei im Vakuum. Untersucht werden Mond analoge Proben, die Variationen in ihrer
Zusammensetzung aufzeigen. Das Verhalten der Emissionsspektren sowie Emissionsintensitäten werden
angeschaut. Daraufhin werden drei prominente Emissionslinien jeweils in LIBS und LIXS auserwählt und
auf ihre Wiederholgenauigkeit und Reproduzierbarkeit untersucht. Denn die Wiederholgenauigkeit und
Reproduzierbarkeit sind Eigenschaften von LIBS, die zu ihren wesentlichen Nachteilen gehören. Danach
werden die Emissionslinien, falls möglich, ihren Elementen zugeteilt. Zudem wird die Wiederholgenauigkeit
und Reproduzierbarkeit für das gleiche Element mit beiden Bestimmungsmethoden untersucht. Die
Messungen mit LIXS weisen bessere Wiederholgenauigkeiten und Reproduzierbarkeiten auf als die
Messungen mit LIBS für Aluminium. Allerdings ist die elementare Zuordnung der Emissionslinien zu ihren
Elementen noch nicht praktisch wie mit LIBS, da eine Verschiebung der Wellenlängen zu erkennen ist. Dies
ist möglicherweise auf die hohen Plasmatemperaturen zurückzuführen, die zur Doppler-verschiebung
beitragen. Daher sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Plasmatemperaturen zu bestimmen.
Laser-induced soft X-ray and extreme ultraviolet (XUV) spectroscopy (LIXS) provides an alternative
detection method to Laser-induced plasma breakdown spectroscopy (LIBS). The application of LIXS
measurements is in vacuum due to small wavelengths. In this way, it is well suited for the environmental
conditions on the moon. This thesis studies the potential of LIXS, with the intention to substitute or
accompany LIBS on space explorations. Therefore, the advantages and applications of LIBS, especially on
mars, are explained, followed by comparison of the XUV emission from LIXS with the ultraviolet to visible
wavelength range (UV-VIS) emission yield by LIBS under vacuum conditions. Lunar analogue samples,
which exhibit variations in their compositions, are examined. The emission spectra and emission intensities
are investigated. Then, three prominent emission lines in each LIBS and LIXS are examined on repeatability
and reproducibility, features that demonstrate the main drawbacks of LIBS. This is followed by attribution of
emission lines to their elements, if possible. In addition, the repeatability and reproducibility is measured for
the same element by both methods. The measurements with LIXS exhibit better repeatability and
reproducibility than the measurements with LIBS for aluminum. However, the attribution of the emission
lines to their elements is still not convenient as with LIBS due to shifts in wavelengths. A possible reason
could be high plasma temperatures contributing to Doppler shifts. Therefore, further investigations are
necessary, to measure the plasma temperature.
- Laserinduzierte weiche Röntgenstrahl und extrem ultraviolette (XUV) Spektroskopie bietet eine alternative
- Urheberrechtshinweis
- Komathinathan Nivethika, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 05.12.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
A CNN Acceleration Framework for FPGA-SoC
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- A CNN Acceleration Framework for FPGA-SoC
- Autor/in
- Datierung
- 20.01.2023
- Beschreibung
- Convolutional Neural Networks, kurz CNNs, sind eine Art Deep-Learning-Algorithmen, welche
heutzutage häufig für die Bewältigung von Aufgaben wie beispielsweise der Bildklassifizierung,
Objekterkennung oder der Sprachverarbeitung verwendet werden. Da CNNs rechenintensiv sind,
werden häufig FPGA-SoCs eingesetzt, um diese mittels paralleler Verarbeitung zu beschleunigen.
Das Hauptziel dieser Arbeit ist demnach die Entwicklung und Implementierung eines flexiblen CNNBeschleunigungsframeworks BinAccel für die effiziente, proprietäre BinArray-Methode, welche in
vorangehender Forschungsarbeit entwickelt wurde.
Das vorgestellte Beschleunigungsframework umfasst Anwendungen zur Optimierung, Konvertierung,
Quantisierung und Kompilierung eines CNN in ein ausführbares Modellformat sowie die Schritte zum
Aufbau einer FPGA-SoC-Plattform mit einem integrierten Beschleuniger.
Die Hauptbestandteile des Frameworks werden implementiert und in einer Beispielanwendung
eingesetzt: Eine Deep-Learning-Anwendung, welche Verkehrszeichen in einem live Videostream
identifizieren kann. Die Konfigurierbarkeit des Beschleunigungsframeworks wird demonstriert, indem
die Designschritte für mehrere Punkte des Entwurfsraums durchlaufen werden. Insbesondere wird
das CNN-Modell für verschiedene Konfigurationen des Beschleunigers quantisiert und kompiliert.
Um die Performance zu steigern, werden verschiedene Optionen evaluiert, um die Parallelität im
Beschleuniger zu erhöhen. Dies ist insbesondere für rechenintensive CNNs entscheidend.
Die Ergebnisse des Anwendungsbeispiels zeigen, wie die Genauigkeit, der Durchsatz und die
Ressourcennutzung auf der Zielplattform vom Benutzer durch die Konfigurationsoptionen des
Frameworks beeinflusst werden können. Ein Vergleich der Performance mit einer nichtbeschleunigten Version der Anwendung zeigt, dass der Durchsatz der Modellinferenz durch die
Beschleunigung der Convolutional Layer um den Faktor 1,4 erhöht werden kann. Es werden
Vorschläge gemacht, wie die Gesamtleistung der Anwendung weiter gesteigert werden kann. Es wird
aufgezeigt, dass die Erweiterung des Beschleunigers durch Input-Channel-Parallelisierung die
BinArray-Methode konkurrenzfähig mit kommerziellen Frameworks macht.
Convolutional Neural Networks (CNNs) are a type of deep learning algorithm that are state-of-the-art
to perform tasks such as image classification, object detection, and natural language processing.
Because CNNs are computationally intensive, FPGA-SoCs are widely used to accelerate CNNs by
providing parallel processing capabilities. Therefore, the main objective of this study is to design and
implement a flexible CNN acceleration framework BinAccel for the efficient proprietary BinArray
method, which has been developed in previous work.
The presented acceleration framework concept includes tools to optimize, convert, quantize and
compile a CNN into a deployable model format, as well as the steps to build an FPGA-SoC platform
with an integrated accelerator for binary approximated CNNs.
Main parts of the framework are implemented and applied on an example use-case: A deep-learning
based traffic sign recognition application on live input data. The configurability of the acceleration
framework is demonstrated by going through the design steps for multiple points of the design
space. Specifically, the CNN model is quantized and compiled for different hardware accelerator
configurations.
To improve processing performance, different options are analyzed and evaluated to increase
parallelism in the accelerator, which is crucial for large CNN models that require more computational
power.
The results on the example use-case show how the accuracy, throughput, and resource utilization
can be influenced by the user through the configuration options of the framework. A comparison of
the processing performance with a non-accelerated version of the application shows that by only
accelerating the convolutional layers of the model, the inference can be speeded up by a factor of
1.4. Suggestions are provided to further enhance the overall performance of the application.
Furthermore, it is shown that extending the accelerator using input channel parallelization makes the
BinArray method competitive with commercial frameworks.
- Convolutional Neural Networks, kurz CNNs, sind eine Art Deep-Learning-Algorithmen, welche
- Urheberrechtshinweis
- Wyss Bettina, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 27.09.2023
- Übergeordnete Sets
- 1
Spitzenlastdeckung des neuen Campus der HSLU in Horw
Name that can easily go onto 2 lines
Author that can easily go onto 2 lines as well
- Titel
- Spitzenlastdeckung des neuen Campus der HSLU in Horw
- Autor/in
- Datierung
- 20.01.2023
- Beschreibung
- Abstract Deutsch
Im Rahmen des Projekts «neuer Campus Horw» wird untersucht, wie die thermischen Spitzenlasten
der Gebäude des neuen Campus gedeckt werden können. Das Konzept sieht vor den Campus an das
Seewassernetz anzuschliessen und so thermisch zu versorgen. Im Sommer kann das Seewasser
direkt zum Kühlen genutzt werden, im Winter dient es als Quelle für die Wärmepumpe. Als
thermische Spitzenlastdeckung wird eine Speicherlösung gesucht, damit man von fossilen
Brennstoffen und auch von anderen zusätzlichen Energieträgern unabhängig ist.
Basierend auf den Wettbewerbsunterlagen des Projekts «Gravity» wird ein Gebäudemodell erstellt,
welches für eine thermische Simulation des Campus dient. Als Klimadaten sind dabei drei
Klimaszenarien hinterlegt; ein aktuelles Szenario basierend auf Daten aus der jüngeren
Vergangenheit und zwei Zukunftsszenarien für den Zeitraum rund um 2060. Eines dieser
Zukunftsszenarien stellt dabei ein Jahr dar, bei dem der Klimaschutz konsequent durchgesetzt wird
und stetig die CO2-Ausstösse reduziert werden. Das andere Zukunftsszenario stellt ein Jahr dar, bei
dem keine Klimaschutzmassnahmen umgesetzt werden und der jährliche CO2-Ausstoss stetig steigt.
Die Ergebnisse zeigen, dass mit aktuellen Klimadaten ein hoher Heizwärmebedarf und ein mittlerer
Klimakältebedarf anfällt. In Zukunft wird der Heizwärmebedarf sinken und der Klimakältebedarf
steigen. Die Intensität dieser Tendenz ist abhängig davon, wie stark die Klimaschutzmassnahmen ab
dem heutigen Zeitpunkt global umgesetzt werden.
Diese Ergebnisse werden in einem Modell hinterlegt, welches die Energieströme des Systems
simuliert und optimiert. Das Ziel dieser Simulation ist es, den nötigen Energieinhalt des Speichers für
die thermische Spitzenlastdeckung in Abhängigkeit der Erzeugerleistung zu ermitteln. Die
energetische Betrachtung zeigt auf, dass für die Bestimmung der Speichergrösse das normale
Klimaszenario im Heizfall ausschlaggebend ist, im Kühlfall ist es das Zukunftsszenario ohne
Klimaschutzmassnahmen. Des Weiteren ist ab einer Wärmepumpenleistung von 150 kW lediglich ein
Speicher notwendig, da es keine Überschneidung zwischen dem Heiz- und Kühlbetrieb gibt.
Um die volumetrische Grösse und die Geometrie eines solchen Speichers zu bestimmen, wird eine
Speichersimulation durchgeführt. Dazu wird das notwendige Volumen eines sensiblen
Wasserspeichers in Abhängigkeit der Erzeugerleistung und der Speicherhöhe ermittelt. Ein Speicher
mit der Höhe von maximal 2.5 m und einem maximalen Volumen von 5'000 m³ könnte im bereits
bestehenden Bunker unterhalb der Mensa untergebracht werden. Somit müsste kein zusätzliches
Volumen für den Speicher geschaffen werden. Durch die Speichersimulation wird ersichtlich, dass ein
reiner Wasserspeicher mit einem Volumen von rund 1'675 m³ in Kombination mit einer
Wärmepumpenleistung von 300 kW und einer Speicherhöhe von 2.5 m den Heiz- wie auch den
Kühlfall ideal abdeckt. Bei gleicher Höhe und einer Wärmepumpenleistung von 250 kW würde es für
den ausschlaggebenden Heizfall einen 4’400 m³ grossen Speicher benötigen. Dieses Volumen könnte
durch die Integration eines Phase-Change-Materials, welches seinen Schmelzpunkt bei ca. 35 °C hat,
reduziert werden. Eine erste rechnerische Abschätzung zeigt auf, dass ein Speicher mit einem Volumen von rund 2'400 m³ und einer Speicherhöhe von 2.5 m in Kombination mit einer
Wärmepumpe von 250 kW sich für den Heiz- und Kühlfall eignet. Dementsprechend gäbe es zwei
verschiedene Lösungen, wie ein Speicher in den Bunker integriert werden kann.
Der Entscheid auf welche Klimaszenarien der Speicher ausgelegt werden soll, ist noch offen. Zudem
bietet sich eine Systemerweiterung mit der Integration des Brauchwarmwassers an, um die
Energieeffizienz des Systems weiter zu erhöhen.
As part of the project "Neuer Campus Horw", an investigation is being carried out into how the
thermal peak loads of the buildings on the new campus can be covered. The concept is to connect
the campus to the lake water network and thus supplying it with thermal energy. In summer, the
lake water can be used directly for cooling, in winter it serves as a source for the heat pump. As a
thermal peak load coverage, a storage solution is sought so that the campus is independent of fossil
fuels and also of other additional energy sources.
Based on the competition documents of the project "Gravity" a building model is created, which is
used for a thermal simulation of the campus. Three climate scenarios are used as climate data; a
current scenario based on data from the recent past and two future scenarios for the period around
the year 2060. One of these future scenarios represents a year in which climate protection is
consistently implemented and CO2-emissions are constantly reduced. The other future scenario
represents a year in which no climate protection measures are implemented and annual CO2
emissions steadily increase. The results show that with current climate data there is a high heating
demand and a medium cooling demand. In the future, the heating demand will decrease and the
cooling demand will increase. The intensity of this trend depends on the extent to which climate
protection measures are implemented globally from the present time.
These results are stored in a model that simulates and optimizes the energy flows of the system. The
goal of this simulation is to determine the necessary energy content of the storage system for
thermal peak load coverage as a function of the generated thermal power. The energetic
consideration shows, that the normal climate scenario in the heating case is decisive for the
determination of the storage size, in the cooling case it is the future scenario without climate
protection measures. Furthermore, from a heat pump capacity of 150 kW only one storage tank is
necessary, since there is no overlap between the heating and cooling operation.
In order to determine the volumetric size and the geometry of such a storage tank, a storage
simulation is carried out. For this purpose, the necessary volume of a sensible water storage is
determined as a function of the generated thermal power and the storage height. A storage tank with
a maximum height of 2.5 m and a maximum volume of 5'000 m³ could be accommodated in the
already existing bunker below the canteen. Thus, no additional volume would have to be created for
the storage tank. The storage simulation shows that a pure water storage tank with a volume of
about 1'675 m³ in combination with a heat pump capacity of 300 kW and a storage height of 2.5 m
ideally covers the heating as well as the cooling case. With the same height and a heat pump
capacity of 250 kW, a 4’400 m³ storage tank would be required for the decisive heating case. This
volume could be reduced by integrating a phase change material, which has its melting point at
approx. 35 °C. A first mathematical estimation shows that a storage tank with a volume of about
2'400 m³ and a storage height of 2.5 m in combination with a heat pump of 250 kW is suitable for
the heating and cooling case. Accordingly, there would be two different solutions how to integrate a
storage tank into the bunker.
The decision on which climate scenarios the storage tank should be designed for is still open. In
addition, a system extension with the integration of the domestic hot water is an option to further
increase the energy efficiency of this system.
- Abstract Deutsch
- Urheberrechtshinweis
- Suter Timo, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
- Importiert am
- 27.09.2023
- Übergeordnete Sets
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