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The emergence of sustainability as a guiding principle for tourism development came along with needs to introduce instruments that can monitor the actual impacts of tourism. Sustainability assessments in tourism (SAT) have gained popularity in recent years with a range of measurement schemes being introduced for national and subnational tourism destinations. With the help of sustainability indicators these schemes intend to guide decision-makers in making better evidence-informed decisions and to improve the overall sustainability performance of tourism. With this dissertation, the author aims to contribute to a deeper understanding of the implementation and performance of sustainability assessments, by linking transformative needs of tourism with necessary assessment approaches that can serve as effective instruments for a shift towards a more sustainable tourism development. Thus, the research is part of recent efforts to establish profound and effective measurement approaches for sustainable tourism. The author employs a mixed-methods approach combining qualitative, quantitative, set-theoretic, and review methods, with the aim of maximising the validity of results. First, he explores the general progress and current state of research on sustainability assessments in tourism, with the intention to identify patterns, key elements and research gaps within assessment approaches This is followed by subsequent detailed analyses that examine specific environmental and socio-economic sustainability issues with the aim of providing conceptual, methodological and empirical solutions for assessing them in detail. The dissertation highlights that concrete assessment tools are needed for evidence-informed decision-making and the establishment of effective actions in destination management. The findings indicate that assessments will be more successful in terms of serving as tools for decision-making, if they tackle main drivers of change and encourage management or policymakers to take decisions that affect multiple sustainability issues. It also reviews different concepts and accounting principles and rises awareness of a cautious selection of methods and measurement approaches, as this may affect overall results. The thesis empirically evaluates and applies different measurement approaches in specific destinations, with the help of quantitative and qualitative data collection methodologies. In general, my thesis provides further clarification about key environmental and socio-economic measurement methodologies, which supports ongoing debates about sustainability impacts of tourism. Thus, the research contributes to knowledge, frameworks, methodologies and practical application for tourism governance and tourism sustainability science.
Artificial intelligence, most prominently in the form of machine learning, is shaping up to be one of the most transformational technologies of the 21st century. Auditors are among the professions forecasted to be the most affected by artificial intelligence, as the profession encompasses many highly structured and repetitive tasks. Automating such tasks would naturally increase the efficiency of financial statement audits. By allowing auditors to focus on higher value-added tasks, and the capability to analyze large volumes of data at a fracture of the time a human would need, artificial intelligence would also benefit the effectiveness of auditing. Despite these benefits, to this day, the actual adoption of artificial intelligence in the audit domain remains rather limited. The audit profession is highly regulated and has to consider requirements regarding, e.g. the application of professional standards, codes of conduct, and data protection obligations. Hence, the question arises of how audit firms can be supported in their efforts to adopt artificial intelligence and how machine learning systems can be designed to comply with the specific demands of the audit domain. The goal of this dissertation is to better understand the adoption of artificial intelligence in the audit domain and to actively support the adoption of artificial intelligence in auditing based on this understanding. To this end, we employ a mixture of research methods. On the one hand, the research presented here adopts a qualitative approach, examining the adoption of artificial intelligence and other advanced analytical technologies of the audit domain through taxonomy development and grounded theory. The findings of these studies inspire the second stream of work within this dissertation, which adopts a quantitative and design-oriented approach: It focuses on using machine learning to extract information from invoices for tests of details. Tests of details are essential substantive audit procedures used in nearly every audit. This dissertation proposes a new machine learning model architecture for information extraction from invoices, compares different machine learning models, and proposes design principles for machine learning pipelines for an audit application addressing the test of details through action design research.
Mikroalgen können bei den internationalen Bemühungen zur Begrenzung der CO2-Emissionen einen wichtigen Beitrag leisten. In der Photosynthese der Mikroalgen wird das CO2 aus der Atmosphäre in Biomasse fixiert. Im Gegensatz zu Landpflanzen können Mikroalgen zudem exponentiell wachsen, haben geringere Anforderungen an die Wasserqualität und konkurrieren nicht mit Agrarflächen, die begrenzt und für die Nahrungsmittelsicherheit der Weltbevölkerung erforderlich sind. Die produzierte Mikroalgenbiomasse kann als regenerative Ressource zu Biokraftstoffen wie Biogas und Biodiesel umgewandelt und somit als Energieträger genutzt werden. Zudem können Mikroalgen auch bei der biotechnologischen Produktion kommerziell relevanter Wertstoffe wie Pigmenten und Omega-3-Fettsäuren für die Nahrungsmittelindustrie Anwendung finden. Mit dem Ziel der Steigerung dieser Wertstoffe stand die Untersuchung des Einflusses der Kultivierungsparameter Licht und Temperatur auf das Wachstum und die Zusammensetzung der Mikroalgenbiomasse im Mittelpunkt dieser Dissertation. Insbesondere der Einfluss unterschiedlicher Lichtspektren auf das Wachstum und die Wertstoffproduktion in Mikroalgen wurde detailliert untersucht. Zusätzlich wurde überprüft, ob sich die gewonnenen Erkenntnisse auch auf Landpflanzen übertragen lassen. Im Rahmen dieser Promotion wurde erstmals systematisch der Einfluss unterschiedlicher Temperaturen und Lichtspektren im zeitlichen Verlauf der Kultivierung auf Mikroalgen untersucht. Hierbei konnten distinkte Spektralbereiche sowie Temperaturen ermittelt werden, die für eine maximale Produktion von Biomasse und Pigmenten sowie einem maximalen Desaturierungsgrad der Fettsäuren erforderlich sind. Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Biochemie von photosynthetischen Organismen bei.
Since its establishment, the African Union (AU) has assumed an important role in matters of peace and security on the continent. This doctoral dissertation is dedicated to its conflict and crisis interventions and seeks to identify as well as subsequently explain the broader patterns that have emerged. The dissertation posits that neither the AU's regime-serving roots, which emphasize the primacy of incumbents' parochial interests, nor the AU's problem-solving commitment, which emphasizes the pursuit of its declared organizational mission, can convincingly explain these patterns on their own. Instead, we should understand the AU as being driven by two different logics of cooperation at the same time: a problem-solving and a regime-serving logic. Across its three constitutive articles, the dissertation makes empirical as well as theoretical contributions to the existing literature. Empirically, it offers a broad and systematic analysis of AU interventions over time, across different intervention types, and without bias towards high-profile cases. The novel dataset, on which the dissertation builds, constitutes the hitherto most comprehensive effort to capture the AU's responses to crises and conflicts. Theoretically, the dissertation develops a set of testable theory-driven expectations based on the notion of two different logics of cooperation. While identifiable in the literature on the AU and linking to broader existing debates on international cooperation, the dissertation breaks ground by clearly outlining the implications of each logic and bringing them together under a single theoretical framework. Jointly, the articles provided strong evidence that the AU is indeed driven by both a problem-solving and a regime-serving logic of cooperation, and that this serves as the foundation for explaining the AU's broader intervention patterns. This contributes not only to a better understanding of AU interventions but also has a chance to enrich other important debates, including the debates on African regionalism, comparative regionalism, and multilateral interventions.
Environmental governance beyond borders: Governing telecoupled systems towards sustainability
(2023)
This doctoral dissertation analyses the environmental governance of long-distance social-ecological interactions in telecoupled systems in two issue domains: global commodity chains and infrastructure projects as part of China’s Belt and Road Initiative (BRI). Although both domains involve different governance actors, institutions and processes, they both concern the question of how the involved actors develop governance structures and institutional responses to telecoupling. This dissertation aims to contribute to a deeper understanding of how to govern environmental problems that are associated with global flows. Since many multilateral environmental governance initiatives have not yet produced the desired solutions to global problems, particular attention is directed at unilateral state-led governance approaches. This dissertation addresses the questions of (1) how to achieve a spatial fit between the scale of telecoupled systems and the scale of governance institutions, (2) how governance actors exercise agency in governing telecoupled systems, and (3) how state actors can govern the domestic and foreign environmental effects of telecoupled flows. The results show that creating a spatial fit in the governance of global commodity flows is challenging because boundary and resolution mismatches can emerge. Boundary mismatches denote situations where social-ecological problems transcend established jurisdictional boundaries, whereas resolution mismatches refer to governance institutions that have too coarse a spatial resolution to allow them to address the specific aspects of social-ecological problems effectively. No single governance institution is likely to avoid all mismatches, which highlights the need to align multiple governance approaches to effectively govern telecoupled systems.
The Sustainable Development Goals (SDGs) recognize the importance of the inextricable link between social and ecological systems and human quality of life (QoL) and biodiversity. Therefore, understanding the feedback and interactions between biodiversity, nature’s contributions to people (NCP), and QoL plays a central role in advancing toward sustainability. In this context, the social-ecological systems (SES) approach has advanced on the subject, particularly in recent decades; however, much remains to be done to comprehensively understand these relationships and interactions, especially at local decision-making scales. In this thesis, through the lenses of the SES approach, the researcher investigates connections between biodiversity, NCP, and QoL in a tropical dry forest (TDF) on the Western coast of Mexico. This place is one of the best-known Neotropical TDF and has been the focus of SES research in the past 20 years, making it an excellent case study for exploring these connections. First, to approach the need for dialogue among different global and local scales and between global and local frameworks, the thesis identifies five key components of the SES dynamics-(1) ecological supply, (2) co-production of NCP, (3) management, (4) demand, and (5) benefits - and three local decision-making scales of analysis: individual plot, smallholder, and land tenure or governance units. A literature review was performed on the social-ecological indicators for the last 11 years in the Chamela-Cuixmala region to operationalize this framework. Second, this thesis uses social-ecological information to identify social-ecological systems units (SESU) spatially explicitly. A methodology was provided to spatially identify the components of social-ecological systems that environmental conditions and management practices have shaped at three previously stated relevant decision-making scales: plots owned by individuals, plot owners, and governance units. To do so, the research group identified and characterized: (1) ecological clusters (EC), (2) social-management clusters (SC), and (3) SESU in a TDF in western Mexico. The findings suggested that decision-makers (ejidatarios, i.e., type of ownership (related to agrarian reform), that in most cases the land allocated is small-smallholders) are bounded by the topographical characteristics and the public policies that determine communal (or private) governance and the number of resources available to them. Finally, the thesis examines the self-perceived QoL across the different SESU, finding 48 QoL items, which were grouped into six categories: 1) social capital, 2) economic capital, 3) agency, 4) nature, 5) peasant non-work activities, and 6) government and services; and two additional dimensions referred to obstacles and enablers of QoL. The researchers found that the more land cover transformation, the more enablers, and obstacles of QoL are identified; emphasis was put on economic capital to achieve QoL. As management is intensified and governance fosters individualism across SES, the higher the Current Welfare Index, and the lower the self-perceived material and non-material satisfaction.
The ethical apparatus: The material-discursive shaping of ethics, autonomy, and the driverless car
(2023)
This research argues that the emergent driverless car, as a kind of autonomous vehicle, is a Foucault-ian "ethical apparatus", working as an epistemic device to materially embody and enable discursive power by generating notions of "autonomy" and "ethical decision-making". The ethical implications of AI, algorithmic, and autonomous technologies are topics of current regulatory and academic concern. This concern relates to the lack of meaningful oversight of black boxes inside AI systems, liabilities for manufacturers, and inadequate frameworks to hold AI-based socio-technical systems to account. One recent artefact, the driverless car, has taken on these concerns quite literally in the shaping of a niche discourse of the "ethics of autonomous driving". Ambitions to produce a fully autonomous vehicle based on AI technologies are constrained by speculative concerns that its decision-making in unexpected accident situations cannot be assumed to protect humans. "The ethics of autonomous driving" evaluates proposals to build "ethical machines" by examining the relationship between structures of human values and moral decision-making, and how they comport to computational architectures for decision-making. This is the first case this work takes up, chiefly organised around an analysis of a thought experiment, the Trolley Problem, and the online game, Moral Machine, that crowdsourced values to suggest approaches to an "ethics of autonomous driving". Rather than evaluate the feasibility or appropriateness of these two approaches, this work attends to the more critical issue that ethics is being proposed in terms of technologies turning on the logics of risk, speculation, and probabilistic correlations that are fundamental to how machine learning makes decisions. The concern in this work is less a normative framework or approach for a better or more appropriate ethics of autonomous driving. Rather, this work argues that what we understand as "the ethical" is being transformed when architected by, through, and for Artificial Intelligence / autonomous technologies to become their own regulators. Hence the production of autonomous driving necessitates computational infrastructures that are creating a world legible to and for the navigation of a driverless car. The author argues that this is fostering computational governance that has implications for human bodies and social relations, chiefly that conventional approaches to regulation and accountability attend to human values and decision-making rather than computational ones. A second case that this research examines is that of driverless car crashes, to examine how "autonomous" driving requires substantial embodied human knowledge and micro-work. Taken together, these two cases make an argument for how myriad practices of knowledge-production are translating the human world into something legible to the navigational needs of the car, producing changes in the human world through the actions of the car on that basis, and advancing notions of "autonomy". This work concludes with arguments for a critical reconceptualisation of ethics and ethical decision-making in AI / autonomous systems.
Diese Dissertation verfolgt einerseits das Ziel der umfassenden Sichtung der technischen, psychologischen, philosophischen und neurobiologischen Grundlagen der Künstlichen Intelligenz und damit die Etablierung einer epistemischen und ontologischen Eingrenzung der Technologie und andererseits das Ziel der moralphilosophischen Beurteilung und Risikobewertung. Die zentrale Hypothese unterstellt der Technologie, die überhaupt nur durch die rasanten Fortschritte der Natur- und Ingenieurwissenschaften und damit durch die Aufklärung ermöglicht wurde, eine Unterwanderung der zentralen Prinzipien und Werte der Aufklärung. Zu befürchten ist eine selbstverschuldete Unmündigkeit des Menschen durch die Künstliche Intelligenz. Wesentlich in der Argumentation ist das Aufgeben von menschlicher Autonomie zugunsten einer Technologie, die selbst nicht autonom sein kann, die Verlagerung von Verantwortlichkeiten in einen neu entstandenen rechtsfreien Raum, der Verlust der menschlichen Individualität und letztlich die Preisgabe der Menschenwürde durch den Übergang in ein "Reich ohne Notwendigkeit", aus dem es kein Entkommen gibt. Eine Ethik der Künstlichen Intelligenz muss, so die normative Schlussfolgerung, die Wahrung der menschlichen Autonomie, Verantwortlichkeit, Individualität und Würde in den Vordergrund stellen, sodass ein individueller und kollektiver Rückfall des Menschen in die Unmündigkeit verhindert wird.
Der hohe Verbrauch von Antibiotika führt zu stetig steigenden Konzentrationen der Wirkstoffe und ihrer Transformationsprodukte in der Umwelt. Antibiotika in der Umwelt haben das Potential Funktionen von Ökosystemen zu stören und tragen zur Entwicklung und Selektion von resistenten Bakterien bei. Um diese negativen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt zu reduzieren, sind vielseitige Lösungen notwendig. Benign by Design (BbD) ist ein wichtiger Baustein dafür. Daher ist es wichtig zu verstehen, inwiefern das BbD Prinzip auf verschiedene Substanzgruppen anwendbar ist und welche Limitierungen zu berücksichtigen sind. Mit dieser Arbeit soll ein Beitrag zur Entwicklung von in der Umwelt mineralisierbaren Antibiotika entsprechend des Benign by Design Konzeptes geliefert werden. Dies wurde am Beispiel der Fluorchinolonantibiotika durchgeführt, da diese sehr wichtige, aber auch sehr persistente Wirkstoffe sind. Ziel war es, zu verstehen, welche Veränderungen an der Grundstruktur vorgenommen werden können, um Derivate zu erzeugen, die während der Wirkdauer und Lagerung ausreichend stabil bleiben, aber anschließend in der Umwelt möglichst schnell und vollständig mineralisiert werden können. Im ersten Teil der Arbeit wurden die BbD Ansätze des targeted und non-targeted Re-Designs und de novo Designs, sowie die Verwendung von in silico Tools zu deren Umsetzung, untersucht. Basierend darauf wurde ein Workflow entwickelt, der eine mögliche Verwendung von computergestützten Methoden innerhalb des BbD Frameworks aufzeigt. Der Ansatz des non-targeted Re-Designs wurde für neun verschiedene Substanzen aus der Klasse der Fluorchinolone angewandt. Dafür wurden Transformationsprodukte der Muttersubstanzen mittels Photolyse und Photokatalyse erzeugt. Das resultierende Substanzgemisch wurde hinsichtlich der biologischen Abbaubarkeit und Toxizität untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Bestrahlung mit UV-Licht eine Vielzahl an neuen Strukturen entstehen und das Gemisch oft eine gesteigerte biologische Abbaubarkeit im Vergleich zur Muttersubstanz aufweist. Das targeted Re-Design wurde am Beispiel von Fluorchinolon-Glucosamin-Derivaten untersucht. Dabei galt es zu verstehen, inwiefern Glucosamin-Substituenten die biologische Abbaubarkeit beeinflusst. Es konnte gezeigt werden, dass durch die Verwendung von acetylierten Glucosamin-Substituenten ein partieller Abbau stattfindet. Diese Erkenntnisse können zukünftig in das gezielte, fragment-basierte Design von grüneren Strukturen einfließen. Im letzten Teil der Arbeit wurden die Struktur-Bioabbau-Beziehungen von N-hetero-zyklischen Verbindungen, welche auch die Basis des Fluorchinolon-Grundgerüstes sind, untersucht und leicht biologisch abbaubare Leitstrukturen identifiziert. Dafür wurden 84 verschiedene N-Heterozyklen nach OECD 301 Richtlinien getestet. Basierend darauf wurde zum einen ein lokales 3D-QSAR Modell, insbesondere zur Visualisierung der Effekte der Substituenten im dreidimensionalen Raum, erstellt, als auch Regeln für das Design von umweltfreundlicheren Chinolonen und verwandten Strukturen abgeleitet. Weiterhin wurden abbaubare Strukturen aus der Gruppe der Chinazoline identifiziert, welche vielversprechende Leitstrukturen für das Design von Topoisomerase-Inhibitoren oder anderer Chemikalien darstellen. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die Umsetzung von BbD im Wirkstoffdesign möglich ist und wie potentielle Vorgehensweisen aussehen können. Dabei konnte gezeigt werden, dass selbst die als besonders persistent geltenden Fluorchinolonantibiotika das Potential bieten, zu besser abbaubaren Derivaten re-designt zu werden. Es wurde jedoch auch deutlich, dass es keine allgemeingültige Herangehensweise gibt und Methoden den entsprechenden Substanzklassen und Anforderungen angepasst werden müssen.
Das Promotionsprojekt, das in das Forschungsprojekt Nawi-In (Naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv gestalten – Kompetenzentwicklung von Lehramtsstudierenden für und mit der Praxis) eingebettet ist, fokussiert die Entwicklung von Analysekompetenzen Masterstudierender der Sekundarstufe I mit naturwissenschaftlichem Fach, inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht zu identifizieren und zu analysieren. Hierfür analysierten die Masterstudierenden (N=5) sowohl eigenen videografierten als auch fremden inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht im Rahmen eines dreisemestrigen Projektseminars. Die Begleitforschung, die im ersten und zweiten Semester des Projektseminars stattfand, untersuchte die Entwicklung der Merkmalsausprägungen der Selbstwirksamkeit, Einstellungen und des selbsteingeschätzten fachdidaktischen Wissens (PCK) in Bezug zu inklusivem naturwissenschaftlichen Unterricht. Der Kern der Forschung ist die Entwicklung eines Modells, um die video-stimulierten Reflexionen zum eigenen (pre und post) und fremden inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht (pre, re und post), die audiografiert und transkribiert wurden, auszuwerten und so eine Entwicklung der Analysekompetenzen über die verschiedenen Erhebungszeitpunkte hinweg feststellen und abbilden zu können. Das Analytical Competency Model (ACM) ist ein Kategoriensystem, das aus verschiedenen Forschungen zu Professionalisierung, Expertiseforschung über Lehrpersonen und professioneller Unterrichtswahrnehmung besteht. Validiert wurde das ACM durch das Erstellen eines Expertenratings. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche Entwicklung der Analysekompetenzen in der Studierendenstichprobe. Es wurden über den Erhebungszeitraum hinweg mehr Momente als inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht identifiziert und die identifizierten Momente in übergeordnete Konzepte zu inklusivem naturwissenschaftlichen Unterricht eingeordnet.