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2021-03-29T08:12:01Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Noncommutative Iwasawa Main Conjectures for Varieties over Finite Fields
urn:nbn:de:bsz:15-20090610-144827-5
eng
We state and prove an analogue for varieties over finite fields of T. Fukaya''s and K. Kato''s version of the noncommutative Iwasawa main conjecture. Moreover, we explain how this statement can be reinterpreted in terms of Waldhausen K-theory.
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ddc:500
Mathematik
special values of L-functions, varieties over finite fields
Witte, Malte
Universität Leipzig
2009-06-10
2008-11-17
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Übersicht über die Habilitationen an der Fakultät für Mathematik und Informatik der Universität Leipzig von 1993 bis 1997
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ger
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Mathematik
Informatik, Datenverarbeitung
Universität Leipzig
2004-11-28
1999-03-12
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2021-11-16T08:58:33Z
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openaire
Übersicht über die Promotionen an der Fakultät für Mathematik und Informatik der Universität Leipzig von 1993 bis 1997
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36376
ger
Mathematik
Informatik, Datenverarbeitung
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Universität Leipzig
2004-11-28
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2021-03-29T08:13:11Z
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ddc:500
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openaire
Investigations in Belnap's Logic of Inconsistent and Unknown Information
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36489
eng
Nuel Belnap schlug 1977 eine vierwertige Logik vor, die -- im Gegensatz zur klassischen Logik -- die Faehigkeit haben sollte, sowohl mit widerspruechlicher als auch mit fehlender Information umzugehen. Diese Logik hat jedoch den Nachteil, dass sie Saetze der Form 'wenn ..., dann ...' nicht ausdruecken kann. Ausgehend von dieser Beobachtung analysieren wir die beiden nichtklassischen Aspekte, Widerspruechlichkeit und fehlende Information, indem wir eine dreiwertige Logik entwickeln, die mit widerspruechlicher Information umgehen kann und eine Modallogik, die mit fehlender Information umgehen kann. Beide Logiken sind nicht monoton. Wir untersuchen Eigenschaften, wie z.B. Kompaktheit, Entscheidbarkeit, Deduktionstheoreme und Berechnungkomplexitaet dieser Logiken. Es stellt sich heraus, dass die dreiwertige Logik, nicht kompakt und ihre Folgerungsmenge im Allgemeinen nicht rekursiv aufzaehlbar ist. Beschraenkt man sich hingegen auf endliche Formelmengen, so ist die Folgerungsmenge rekursiv entscheidbar, liegt in der Klasse $\Sigma_2^P$ der polynomiellen Zeithierarchie und ist DIFFP-schwer. Wir geben ein auf semantischen Tableaux basierendes, korrektes und vollstaendiges Berechnungsverfahren fuer endliche Praemissenmengen an. Darueberhinaus untersuchen wir Abschwaechungen der Kompaktheitseigenschaft. Die nichtmonotone auf S5-Modellen basierende Modallogik stellt sich als nicht minder komplex heraus. Auch hier untersuchen wir eine sinnvolle Abschwaechung der Kompaktheitseigenschaft. Desweiteren studieren wir den Zusammenhang zu anderen nichtmonotonen Modallogiken wie Moores autoepistemischer Logik (AEL) und McDermotts NML-2. Wir zeigen, dass unsere Logik zwischen AEL und NML-2 liegt. Schliesslich koppeln wir die entworfene Modallogik mit der dreiwertigen Logik. Die dabei enstehende Logik MKT ist eine Erweiterung des nichtmonotonen Fragments von Belnaps Logik. Wir schliessen unsere Betrachtungen mit einem Vergleich von MKT und verschiedenen informationstheoretischen Logiken, wie z.B. Nelsons N und Heytings intuitionistischer Logik ab.
Mathematik
Informatik, Datenverarbeitung
Multi-valued Logic, Nonmonotonic Logic, Paraconsistency
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ddc:500
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ddc:000
Weber, Stefan
Universität Leipzig
1998-01-01
1998-12-03
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2004-11-28
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2021-03-29T08:13:13Z
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doc-type:doctoralThesis
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openaire
Kovariante Differentialrechnung auf Quantensphären ungerader Dimension. Ein Beitrag zur nichtkommutativen Geometrie homogener Quantenräume
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36511
ger
Quantengruppen, Quantenräume zu Quantengruppen und speziell homogene Quantenräume zu Quantengruppen sind wichtige Beispiele nichtkommutativer geometrischer Räume. In dieser Arbeit werden die Quantensphären ungerader Dimension S_q^{2N-1} nach Vaksman und Soibelman als eine Klasse homogener Quantenräume untersucht. Ziel der Arbeit ist es, auf ihnen eine kovariante Differentialrechnung bereitzustellen und damit die Voraussetzungen für die Untersuchung ihrer nichtkommutativen Geometrie zu schaffen. Auf den Quantensphären S_q^{2N-1} werden für N>=4 unter zwei verschiedenen Setzungen der Nebenbedingungen kovariante Differentialkalküle erster Ordnung klassifiziert. Es wird gezeigt, daß für N>=4 genau vier Familien kovarianter *-Differentialkalküle erster Ordnung mit je zwei Parametern auf S_q^{2N-1} existieren, deren 1-Formen-Bimoduln von den Differentialen dz_i, dz^*_i, 1<=i<=N, der 2N algebraischen Erzeugenden der Quantensphäre als freie Linksmoduln erzeugt werden. Keiner dieser Differentialkalküle ist ein innerer Kalkül. Ferner wird gezeigt, daß für N>=4 genau fünf Familien kovarianter Differentialkalküle erster Ordnung mit je einem Parameter auf S_q^{2N-1} existieren, deren 1-Formen-Bimoduln von dz_i, dz^*_i, 1<=i<=N, als Linksmoduln erzeugt werden und für die alle Relationen im S_q^{2N-1}-Linksmodul der 1-Formen von genau einer Relation zwischen invarianten 1-Formen algebraisch erzeugt werden. Die Differentialkalküle dreier dieser Familien sind *-Kalküle, diejenigen einer davon innere Kalküle. Alle diese Kalküle existieren auch für N=2 und N=3. Für einen der inneren Differentialkalküle erster Ordnung \Gamma wird gezeigt, daß in jedem Differentialkalkül höherer Ordnung \Gamma^\wedge, der \Gamma fortsetzt, alle Differentialformen der Ordnung 2N+1 und höherer Ordnung verschwinden. Für \Gamma wird ein Symmetriehomomorphismus (braiding) konstruiert. Mit Hilfe des Differentialkalküls \Gamma, der Differentialkalküle höherer Ordnung und des Symmetriehomomorphismus werden Metriken und Zusammenhänge auf den Quantensphären S_q^{2N-1} eingeführt.
Quantum groups, quantum spaces for quantum groups and, particularly, quantum homogeneous spaces for quantum groups are important examples of noncommutative geometrical spaces. In this thesis, the odd-dimensional quantum spheres S_q^{2N-1} introduced by Vaksman and Soibelman, as a class of homogeneous quantum spaces, are investigated. The goal of the paper is to provide a framework of covariant differential calculus on them and to enable thereby an investigation of their noncommutative geometry. For N>=4, covariant first order differential calculi on S_q^{2N-1} are classified under two different settings of additional constraints. It is shown that there exist exactly four two-parameter families of covariant first order differential *-calculi on S_q^{2N-1} for N>=4 having bimodules of 1-forms which are generated as free left modules by the differentials dz_i, dz^*_i, 1<=i<=N, of the 2N algebra generators of the quantum sphere. None of these differential calculi is an inner calculus. Moreover, it is proved that there exist exactly five one-parameter families of covariant first order differential calculi on S_q^{2N-1} for N>=4 having bimodules of 1-forms which are generated as left modules by dz_i, dz^*_i, 1<=i<=N, and for which all relations in the left S_q^{2N-1}-module of 1-forms are algebraically generated by exactly one relation between invariant 1-forms. Three of these families consist of *-calculi, including one which consists of inner calculi. All calculi mentioned exist also for N=2 and N=3. For one particular inner first order differential calculus \Gamma it is shown that in any higher order differential calculus \Gamma^\wedge extending \Gamma, all differential forms of order 2N+1 or higher vanish. A symmetry homomorphism (braiding) for \Gamma is constructed. Using the differential calculus \Gamma, the higher order differential calculi and the braiding, metrics and connections are introduced on the quantum spheres S_q^{2N-1}.
Mathematik
Quantengruppe, Quantenraum, Quantensphäre, kovarianter Differentialkalkül, nichtkommutative Geometrie
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ddc:500
Welk, Martin
Universität Leipzig
1999-01-01
1999-01-08
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2004-11-28
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:13:18Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:500
status-type:publishedVersion
openaire
Der Diracsee im äußeren Feld
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36585
ger
In der vorliegenden Habilitationsschrift wird der Diracsee im äußeren Feld definiert und im Detail im Ortsraum untersucht. Kapitel 1 gibt eine allgemeine Einführung und einen Überblick. In Kapitel 2 wird gezeigt, daß der Diracsee für die Diracgleichung mit allgemeiner Wechselwirkung eindeutig definiert werden kann, wenn man eine Kausalitätsbedingung für den Diracsee fordert. Wir leiten eine explizite Formel für den Diracsee als Potenzreihe in den bosonischen Potentialen ab. Die Konstruktion wird auf Systeme von Diracseen verallgemeinert. Falls das System chirale Fermionen enthält, liefert die Kausalitätsbedingung eine Einschränkung für die bosonischen Potentiale. In Kapitel 3 untersuchen wir den Diracsee in chiralen und skalaren/pseudoskalaren Feldern. Als Vorbereitung wird eine Methode entwickelt, mit der die avancierte und retardierte Greensche Funktion um den Lichtkegel entwickelt werden kann. Dazu werden zunächst alle Feynman-Diagramme entwickelt und anschließend die Störungsreihe aufsummiert. Diese Lichtkegelentwicklung beschreibt die Greenschen Funktionen mittels einer unendlichen Reihe von Linienintegralen über das äußere Potential und dessen partielle Ableitungen. Der Diracsee wird in einen kausalen und einen nichtkausalen Anteil zerlegt. Der kausale Anteil hat eine Lichtkegelentwicklung, die mit der Lichtkegelentwicklung der Greenschen Funktionen eng verwandt ist; sie beschreibt das singuläre Verhalten des Diracsees mit Hilfe geschachtelter Linienintegrale längs des Lichtkegels. Der nichtkausale Anteil ist dagegen in jeder Ordnung Störungstheorie eine glatte Funktion im Ortsraum.
In this habiltation, the Dirac sea in the presence of an external field is defined and analyzed in detail in position space. Chapter 1 gives a general introduction and overview. In Chapter 2, it is shown that the Dirac sea can be uniquely defined for the Dirac equation with general interaction, if we impose a causality condition on the Dirac sea. We derive an explicit formula for the Dirac sea in terms of a power series in the bosonic potentials. The construction is extended to systems of Dirac seas. If the system contains chiral fermions, the causality condition yields a restriction for the bosonic potentials. In Chapter 3, we study the Dirac sea in the presence of chiral and scalar/pseudoscalar fields. In preparation, a method is developed for calculating the advanced and retarded Green''s functions in an expansion around the light cone. For this, we first expand all Feynman diagrams and then explicitly sum up the perturbation series. The light-cone expansion expresses the Green''s functions as an infinite sum of line integrals over the external potential and its partial derivatives. The Dirac sea is decomposed into a causal and a non-causal contribution. The causal contribution has a light-cone expansion which is closely related to the light-cone expansion of the Green''s functions; it describes the singular behavior of the Dirac sea in terms of nested line integrals along the light cone. The non-causal contribution, on the other hand, is, to every order in perturbation theory, a smooth function in position space.
Mathematik
Quantenmechanik, Relativitätstheorie, hyperbolische partielle Differentialgleichungen, Diracgleichung
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ddc:500
Finster Zirker, Felix
Universität Leipzig
2000-02-25
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2004-11-28
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2021-03-29T08:13:28Z
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ddc:500
openaire
Übersicht über die Habilitationen an der Fakultät für Mathematik und Informatik der Universität Leipzig von 1998 bis 2000
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36702
ger
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ddc:000
Mathematik
Informatik, Datenverarbeitung
Universität Leipzig
2004-11-28
2001-08-06
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doc-type:report
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2021-11-16T09:00:40Z
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doc-type:report
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Übersicht über die Promotionen an der Fakultät für Mathematik und Informatik der Universität Leipzig von 1998 bis 2000
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-36857
ger
Mathematik
Informatik, Datenverarbeitung
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ddc:000
Universität Leipzig
2004-11-28
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doc-type:report
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2021-11-25T09:23:32Z
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doc-type:doctoralThesis
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openaire
oai:qucosa:de:qucosa:10949
2021-03-29T08:14:12Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
status-type:publishedVersion
openaire
Nonconvex Dynamical Problems
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-37269
eng
Many problems in continuum mechanics, especially in the theory of elastic materials, lead to nonlinear partial differential equations. The nonconvexity of their underlying energy potential is a challenge for mathematical analysis, since convexity plays an important role in the classical theories of existence and regularity. In the last years one main point of interest was to develop techniques to circumvent these difficulties. One approach was to use different notions of convexity like quasi-- or polyconvexity, but most of the work was done only for static (time independent) equations. In this thesis we want to make some contributions concerning existence, regularity and numerical approximation of nonconvex dynamical problems.
Mathematik
Nonconvex variational problems, partial differential equations, Young measures, elasticity, elastodynamics, Hölder regularity, parabolic systems
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ddc:500
Rieger, Marc Oliver
Universität Leipzig
2002-01-01
2002-07-28
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2004-11-28
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2021-03-29T08:14:11Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
status-type:publishedVersion
openaire
Über das Verhalten von Kapillarflächen in Spitzen
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-37249
ger
Grundlage der vorliegenden Arbeit sind mathematische Aspekte des Kapillarflächenproblems. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Im ersten Teil werden existierende glatte Lösungen des klassischen Kapillarflächenproblems betrachtet. Diese sind unbeschränkt, wenn das Definitionsgebiet Spitzen enthält. Es wird eine Vielzahl von asymptotischen Formeln hergeleitet. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit verallgemeinerten Lösungen des allgemeinen Kapillar- flächenproblems. Es wird die Existenz dieser Lösungen unter sehr schwachen Voraussetzungen bewiesen. Für konstante Gravitationspotentiale und Benetzungsverhalten werden verallgemeinerte Lösungen näher untersucht und z. T. sogar explizit konstruiert. Die Eigenschaften einer speziellen Klasse solcher Lösungen könnte einen Beitrag zur Erklärung des Wasseranstiegs in Bäumen liefern.
The present paper is based on mathematical aspects of the capillary surface problem. It is divided into two parts. In the first part we consider the classical capillary surface problem, for which smooth solutions exist. These solutions are unbounded if the domain of definition contains cusps. We prove a large variety of asymptotic formulas. The second part is concerned with generalized solutions of the general capillary problem, for which there is not always a smooth solution. We prove existence of generalized solutions under very weak preconditions. We can construct some generalized solutions for zero-gravity and constant wetting-behaviour explicitly. These solutions have a very restricted geometry and could be of interest for the understanding of water lift in trees.
Mathematik
asymptotische Entwicklung C-singuläre Lösung Kapillarflächenproblem Spitze verallgemeinerte Lösung Wasseranstieg in Bäumen asymptotic expansion capillary problem C-singular solution cusp generalized solution water lift in trees
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ddc:500
Scholz, Markus
Universität Leipzig
2002-01-01
2002-07-01
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2004-11-28
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:14:18Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
status-type:publishedVersion
openaire
Magnetic forces in discrete and continuous systems
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-37349
eng
The topic of this thesis is a mathematically rigorous derivation of formulae for the magnetic force which is exerted on a part of a bounded magnetized body by its surrounding. Firstly, the magnetic force is considered within a continuous system based on macroscopic magnetostatics. The force formula in this setting is called Brown''s force formula referring to W. F. Brown, who gave a mainly physically motivated discussion of it. This formula contains a surface integral which shows a nonlinear dependence on the normal. Brown assumes the existence of an additional term in the surface force which cancels the nonlinearity to allow an application of Cauchy''s theorem in continuum mechanics to a magnetoelastic material. The proof of Brown''s formula which is given in this work involves a suitable regularization of a hypersingular kernel and uses singular integral methods. Secondly, we consider a discrete, periodic setting of magnetic dipoles and formulate the force between a part of a bounded set and its surrounding. In order to pass to the continuum limit we start from the usual force formula for interacting magnetic dipoles. It turns out that the limit of the discrete force is different from Brown''s force formula. One obtains an additional nonlinear surface term which allows one to regard Brown''s assumption on the surface force as a consequence of the atomistic approach. Due to short range effects one obtains moreover an additional linear surface term in the continuum limit of the discrete force. This term contains a certain lattice sum which depends on a hypersingular kernel and the underlying lattice structure.
Das Thema dieser Arbeit ist eine mathematisch strenge Herleitung von Formeln für die magnetische Kraft, die auf einen Teil eines beschränkten, magnetischen Körpers durch seine Umgebung ausgeübt wird. Zunächst wird die magnetische Kraft in einem kontinuierlichen System auf Grundlage der makroskopischen Magnetostatik betrachtet. Mit Bezug auf W. F. Brown, der eine vor allem physikalisch motivierte Herleitung der Kraftformel gegeben hat, wird diese auch Brownsche Kraftformel genannt. Das Oberflächenintegral in dieser Formel zeigt eine nichtlineare Abhängigkeit von der Normalen. Um Cauchys Theorem aus der Kontinuumsmechanik in einem magnetoelastischen Material anwenden zu können, nimmt Brown an, dass die Oberflächenkraft einen zusäatzlichen Term enthält, der den nichtlinearen Ausdruck aufhebt. Der Beweis der Brownschen Kraftformel in dieser Arbeit beruht auf einer geeigneten Regularisierung eines hypersingulären Kerns und benutzt Methoden für singuläre Integrale. Danach gehen wir von einem diskreten, periodischen System von magnetischen Dipolen aus und betrachten die Kraft zwischen einem Teil einer beschränkten Menge und der Umgebung. Um zum Kontinuumslimes überzugehen, starten wir von der üblichen Kraftformel für wechselwirkende magnetische Dipole. Es zeigt sich, dass sich der Limes der diskreten Kraft von der Brownschen Kraftformel unterscheidet. Man erhält einen zusätzlichen nichtlinearen Oberflächenterm, der es ermöglicht, Browns Annahme als Konsequenz des atomistischen Zugangs zu sehen. Kurzreichweitige Effekte führen zudem zu einem linearen Oberflächenterm im Kontinuumlimes der diskreten Kraft. Dieser Zusatzterm enthält eine gewisse Gittersumme, die von einem hypersingulären Kern und der Struktur des zugrundeliegenden Gitters abhängt.
Mathematik
magnetic forces, atomistic vs. continuum models, hypersingular integrals
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Schlömerkemper, Anja
Universität Leipzig
2002-01-01
2002-12-18
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2004-11-28
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2021-03-29T08:14:22Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
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openaire
Spectral Theory of Modular Operators for von Neumann Algebras and Related Inverse Problems
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-37397
eng
In dieser Arbeit werden die Modularobjekte zu zyklischen und separierenden Vektoren für von-Neumann-Algebren untersucht. Besondere Beachtung erfahren dabei die Modularoperatoren und deren Spektraleigenschaften. Diese Eigenschaften werden genutzt, um Klassifikationen für Lösungen einiger inverser Probleme der Modulartheorie anzugeben. Im ersten Teil der Arbeit wird zunächst der Zusammenhang zwischen dem zyklischen und separierenden Vektor und seinen Modularobjekten mit Hilfe (verallgemeinerter) Spurvektoren für halbendliche und Typ III lambda Algebren (0 < lambda <1) näher untersucht. Diese Untersuchungen erlauben es, das Spektrum der Modularoperatoren für Typ I Algebren anzugeben. Dazu werden die Begriffe zentraler Eigenwert und zentrale Vielfachheit eingeführt. Weiterhin ergibt sich, dass die Modularoperatoren durch ihre Spektraleigenschaften eindeutig charakterisiert sind. Modularoperatoren für Typ I n Algebren sind genau die n-zerlegbaren Operatoren, die multiplikatives, zentrales Spektrum vom Typ I n besitzen. ähnliche Ergebnisse werden auch für Typ II und III lambda Algebren gewonnen unter der Vorausetzung, dass die zugehörigen Vektoren diagonalisierbar sind. Im zweiten Teil der Arbeit werden diese Ergebnisse exemplarisch auf ein inverses Problem der Modulartheorie angewendet. Dabei stellt sich heraus, dass die Begriffe zentraler Eigenwert und zentrale Vielfachheit Invarianten des inversen Problems sind und eine vollständige Klassifizierung seiner Lösungen unter obigen Voraussetzungen erlauben. Außerdem wird eine Klasse von Modularoperatoren untersucht, für die das inversese Problem nur ein oder zwei Lösungsklassen besitzt.
In this work modular objects of cyclic and separating vectors for von~Neumann~algebras are considered. In particular, the modular operators and their spectral properties are investigated. These properties are used to classify the solutions of some inverse problems in modular theory. In the first part of the work the correspondence between cyclic and separating vectors and their modular objects are considered for semifinite and type III lambda algebras (0 < lambda < 1) in more detail, where (generalized) trace vectors are used. These considerations allow to compute the spectrum of modular operators for type I n algebras. To this end, the notions of central eigenvalue and central multiplicity are introduced. Furthermore, it is stated that modular operators are uniquely determined by their spectral properties. Modular operators for type I n algebras are exactly the n-decomposable operators, which possess multiplicative central spectrum of type I n. Similar results are derived for type II and III lambda algebras under the assumption that the corresponding vectors are diagonalizable. In the second part of this work these results are applied to an inverse problem of modular theory. It comes out, that the central eigenvalues and central multiplicities are invariants of this inverse problem and that they give a complete classification of its solutions. Moreover, a class of modular operators is investigated, whose inverse problem possesses only one or two classes of solutions.
Mathematik
Physik, Astronomie
modular theory, von Neumann algebra, spectral theory, inverse problems, modular operator, mathematical physics
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ddc:500
Boller, Stefan
Universität Leipzig
2002-01-01
2002-09-11
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2004-11-28
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2021-03-29T08:14:52Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
On Boundaries of Statistical Models
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-37952
eng
In the thesis "On Boundaries of Statistical Models" problems related to a description of probability
distributions with zeros, lying in the boundary of a statistical model, are treated. The
distributions considered are joint distributions of finite collections of finite discrete random
variables. Owing to this restriction, statistical models are subsets of finite dimensional real
vector spaces. The support set problem for exponential families, the main class of models considered
in the thesis, is to characterize the possible supports of distributions in the boundaries of these
statistical models. It is shown that this problem is equivalent to a characterization of the face
lattice of a convex polytope, called the convex support. The main tool for treating questions
related to the boundary are implicit representations. Exponential families are shown to be sets of
solutions of binomial equations, connected to an underlying combinatorial structure, called oriented
matroid. Under an additional assumption these equations are polynomial and one is placed in the
setting of commutative algebra and algebraic geometry. In this case one recovers results from
algebraic statistics. The combinatorial theory of exponential families using oriented matroids makes
the established connection between an exponential family and its convex support completely natural:
Both are derived from the same oriented matroid.
The second part of the thesis deals with hierarchical models, which are a special class of
exponential families constructed from simplicial complexes. The main technical tool for their
treatment in this thesis are so called elementary circuits. After their introduction, they are used
to derive properties of the implicit representations of hierarchical models. Each elementary circuit
gives an equation holding on the hierarchical model, and these equations are shown to be the
"simplest", in the sense that the smallest degree among the equations corresponding to elementary
circuits gives a lower bound on the degree of all equations characterizing the model. Translating
this result back to polyhedral geometry yields a neighborliness property of marginal polytopes, the
convex supports of hierarchical models. Elementary circuits of small support are related to
independence statements holding between the random variables whose joint distributions the
hierarchical model describes. Models for which the complete set of circuits consists of elementary
circuits are shown to be described by totally unimodular matrices. The thesis also contains an
analysis of the case of binary random variables. In this special situation, marginal polytopes can
be represented as the convex hulls of linear codes. Among the results here is a classification of
full-dimensional linear code polytopes in terms of their subgroups.
If represented by polynomial equations, exponential families are the varieties of binomial prime
ideals. The third part of the thesis describes tools to treat models defined by not necessarily
prime binomial ideals. It follows from Eisenbud and Sturmfels'' results on binomial ideals that these
models are unions of exponential families, and apart from solving the support set problem for each
of these, one is faced with finding the decomposition. The thesis discusses algorithms for
specialized treatment of binomial ideals, exploiting their combinatorial nature. The provided
software package Binomials.m2 is shown to be able to compute very large primary decompositions,
yielding a counterexample to a recent conjecture in algebraic statistics.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
algebraic statistics, primary decomposition, statistical model, exponential family, hierarchical model, oriented matroid, support sets
Exponentialfamilie, statistisches Modell, Algebraische Statistik
Kahle, Thomas
Ay, Nihat
Jost, Jürgen
Sturmfels, Bernd
Universität Leipzig
Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften
2010-06-24
2009-12-15
2010-05-26
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2021-03-29T08:15:01Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Models of Discrete-Time Stochastic Processes and Associated Complexity Measures
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-38267
eng
Many complexity measures are defined as the size of a minimal representation in
a specific model class. One such complexity measure, which is important because
it is widely applied, is statistical complexity. It is defined for
discrete-time, stationary stochastic processes within a theory called
computational mechanics. Here, a mathematically rigorous, more general version
of this theory is presented, and abstract properties of statistical complexity
as a function on the space of processes are investigated. In particular, weak-*
lower semi-continuity and concavity are shown, and it is argued that these
properties should be shared by all sensible complexity measures. Furthermore, a
formula for the ergodic decomposition is obtained.
The same results are also proven for two other complexity measures that are
defined by different model classes, namely process dimension and generative
complexity. These two quantities, and also the information theoretic complexity
measure called excess entropy, are related to statistical complexity, and this
relation is discussed here.
It is also shown that computational mechanics can be reformulated in terms of
Frank Knight''s prediction process, which is of both conceptual and technical
interest. In particular, it allows for a unified treatment of different
processes and facilitates topological considerations. Continuity of the Markov
transition kernel of a discrete version of the prediction process is obtained as
a new result.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Komplexitätsmaße, statistische Komplexität, Unterhalbstetigkeit, ergodische Zerlegung, Prediction Process, Prozessdimension, Excess Entropie, hidden Markov Modell
complexity measures, statistical complexity, lower semi-continuity, ergodic decomposition, prediction process, process dimension, excess entropy, hidden Markov model
Löhr, Wolfgang
Jost, Jürgen
Ay, Nihat
Keller, Gerhard
Universität Leipzig
Max Planck Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften
2010-06-24
2009-11-06
2010-05-12
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2021-03-29T08:15:13Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Musterbasierte Überprüfung der Qualitätseigenschaften von Geschäftsprozessmodellen
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-38728
ger
s. Text
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wirtschaftswissenschaften
mathematics
Laue, Ralf
Gruhn, Volker
Nüttgens, Markus
Universität Leipzig
2010-08-12
2009-12-09
2010-02-02
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:15:14Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Local Prime Factor Decomposition
of Approximate Strong Product Graphs: Local Prime Factor Decompositionof Approximate Strong Product Graphs
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-38755
eng
In practice, graphs often occur as perturbed product structures, so-called approximate graph products. The practical application of the well-known prime factorization algorithms is therefore limited, since
most graphs are prime, although they can have a product-like structure.
This work is concerned with the strong graph product. Since strong product graphs G contain
subgraphs that are itself products of subgraphs of the underlying factors of G, we follow the idea to
develop local approaches that cover a graph by factorizable patches and then use this information to
derive the global factors.
First, we investigate the local structure of strong product graphs and introduce the backbone B(G)
of a graph G and the so-called S1-condition. Both concepts play a central role for determining the
prime factors of a strong product graph in a unique way. Then, we discuss several graph classes,
in detail, NICE, CHIC and locally unrefined graphs. For each class we construct local, quasi-linear
time prime factorization algorithms. Combining these results, we then derive a new local prime
factorization algorithm for all graphs.
Finally, we discuss approximate graph products. We use the new local factorization algorithm to
derive a method for the recognition of approximate graph products. Furthermore, we evaluate the
performance of this algorithm on a sample of approximate graph products.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
strong product graph, prime factor decomposition, local covering, backbone, color-continuation, S1-condition
Hellmuth, Marc
Stadler, Peter F.
Klavžar, Sandi
Universität Leipzig
2010-07-07
2010-03-04
2010-04-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:15:20Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Asymptotic Behaviour of Capillary Problems governed by Disjoining Pressure Potentials
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-39557
eng
Introduction Capillarity describes the effects caused by the surface tension on liquids. When considering small amounts ofliquid,thesurfacetension becomes the dominating parameter. In this situation the arising mathematical task is to determine the occurring capillary surface. At the beginning of the research on this topic, problems such as the ascent of fluids in a circular tube, on a vertical wall or on a wedge were some of the first problems scientists were concerned with. At the beginning of the 19th century, scientists like Young1, Laplace2, Taylor 3 and Gauß 4 established the mathematical foundations of this field. For the capillary tube5 they found, by applying variational methods, the so called mean curvature equation or capillary equation with the associated boundary condition. As Finn in [Fin86, Chapter 1] describes, this leads to the following boundary value problem: divTu = u + in , · Tu = cos on @ where Tu = ∇u p 1 + |∇u|2
. is called the Lagrange6 multiplier and is the contact angle,
established between the capillary surface and the container wall.
In the past, one tried to solve the problem by linearisation – with more or less satisfying results. In the last decades, expedited by the developing of micromechanics and the arising
space-technology, capillary effects became more and more significant. Thereby the observed results differed from the predicted. The reason is the strong non-linearity of the problem. Interior molecular forces are responsible for the establishing of equilibrium surfaces. The
force, operating between two materials, is called adhesion and cohesion is the molecular force within a medium. Under some specifications there arises a non-negligible force, called disjoining pressure. This pressure causes an additional term in the capillary equation, which 1Thomas Young (*13 June 1773, Milverton; †10 May 1829, London); Englisch polymath; made notable contributions to the fields of vision, light, solid mechanics, energy, physiology, language, musical harmony and
Egyptology, found the Young–Laplace equation 2Pierre-Simon (Marquis de) Laplace (28 March 1749, Beaumont-en-Auge; †5 March 1827, Paris); French mathematician and astronomer; found the Young–Laplace equation 3Brook Taylor (*18 August 1685, Edmonton; †29 December 1731, Somerset House/London); English mathematician; experiments in capillary attraction 4Johann Carl Friedlich Gauß (*30 April 1777, Braunschweig; †23 February 1855, G¨ottingen); German
mathematician and scientist; contributed significantly to many fields, including number theory, statistics,
analysis, differential geometry, geodesy, geophysics, electrostatics, astronomy and optics
5A capillary tube is a container with cross-section
and perpendicular container walls, which contains an
amount of liquid.
6Joseph-Louis de Lagrange (*25 January 1736, Turin; †10 April 1813, Paris); Italian mathematician and astronomer.
7 is called the disjoining pressure potential, denoted by P(x, u(x)). That is, we are led to the following modified capillary equation, see [MMS08]:
divTu = u + P + in , with a similar boundary condition (see Section 1.3 for more details). The main task of this paper is to examine the behaviour of the capillary problem, considering the disturbance P. A
generic example for such configurations is vapour nitrogen//liquid nitrogen//quartz, see also [Isr92, Chapter 11] or [MMS08].
The present work with regard to contents is divided in three parts. In the first part, inspired by the work of Concus and Finn [CF74], [FH89], we prove a Comparison Principle.
As in the classical context, this principle is a powerful tool to find solutions of the boundary problem. Thus we can see that the disjoining pressure potential is the key for the asymptotic of the solutions.
The second part is concerned with the asymptotic behaviour of the solutions for some classical cases. In particular for the capillary tube with circular cross-section (see [Mie93b],
[Mie94], [Mie96] for the classical setting) the ascent on a horizontal wall and between two parallel horizontal plates, results are presented. There we are able to specify the asymptotic behaviour up to a constant term.
In the last part we observe the solution of the problem on a corner. There it is more
difficult to obtain a result. But in return, we gain a better result near the cusp of the edge.
In the articles of Miersemann [Mie88], [Mie89], [Mie90] or Scholz [Sch04] some results for the classical setting are given.
The formal arrangement is divided into three main chapters. The first of them is a summary of some notations which will be needed in the following chapters and also the physical background is illuminated. The main part, where asymptotic results are presented, is contained in Chapter 2. To afford a better reading, most of the proofs are given in Chapter 3.8
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Pressure potentials
Differentialgleichungen
Thomys, Oliver
Miersemann, Erich
McCuan, John
Universität Leipzig
2010-08-05
2010-01-07
2010-04-07
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:15:21Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Agent-based modeling of growing cell populations and the regenerating liver based on image processing
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-39562
eng
In the presented thesis we elaborated a general agent based model for multicellular populations. We used this model to shed light on the processes that determine the growth of avascular tumor spheroids and studied the key mechanisms of liver regeneration.
In order to make such analyses possible, we developed a comprehensive software tool that allowed us to effectively simulate, visualize and analyze the constructed computational model. We started with a minimal model for two-dimensional monolayers which are a common experimental technique for in vitro cell cultures.
We successively advanced our model in order to reflect an in vivo situation more closely for example by simulating complex three-dimensional tumor spheroids embedded in granular medium and host tissue.
We proposed a biomechanical form of contact inhibition that was able to explain the experimentally observed linear growth of the diameter in monolayer cultures [Bru et al., 1998] [Bru et al., 2003] and their specific proliferation pattern where cells mainly proliferate at the monolayer border. Furthermore, our model could mimic the growth dynamics of monolayer cultures very precisely.
Subsequently, we considered three-dimensional cell aggregates by studying substrate detachment whereby normally two-dimensional monolayers due to the failure of certain control mechanisms expand perpendicular to the monolayer plane. Failure of growth control mechanisms is known to play an important role in the development of
cancer [Hanahan & Weinberg, 2000]. By additionally introducing nutrient diffusion and consumption, we established a further extended model for three-dimensional tumor spheroids which are a common experimental model in therapeutically oriented cancer research. Surprisingly, we found that the proposed biomechanical form of contact inhibition also explains the growth of these tumor spheroids. Thereby, our model suggests in agreement with experimental data [Freyer & Sutherland, 1985]
[Freyer & Sutherland, 1986] that the nutrient concentration in the environment of a growing tumor, which is widely believed to control its growth, only determines the size of its necrotic core. Moreover, also in this three-dimensional situation our model precisely mimicked the growth dynamics and proliferation pattern of tumor spheroids in vitro where the necrotic core is enclosed by an intermediate layer of
quiescent cells and an outer layer of proliferating cells [Kunz-Schughart, 1999].
We further advanced our model for the growth of three dimensional cell populations even closer towards in vivo tumors by including aspects from the surrounding tissue.
We showed that the biomechanical properties of an embedding tissue have a major impact on the growth dynamics and morphology of growing cell populations by systematically varying the biophysical properties of the embedding tissue. Our model predicts Saffman-Taylor-like instabilities leading to fractal interfaces and an
increased ability of cells to invade harsh environments if the motility of the embedding cells is small. We additionally observed large wavelength instabilities as a consequence of decreased density, increased elasticity, strong adhesion or 5. Summary 160 increased cell size of the embedding tissue or granular medium. Interestingly, we found a nearly complete inhibition of tumor growth for specific properties of the embedding tissue which, if experimentally validated, could have direct therapeutical
implications.
Furthermore, we achieved a remarkable agreement with experimental data on tumor growth dynamics by [Helmlinger et al., 1997] and [Galle et al., 2006]. However, the large variety of complex influences predicted by our model strongly indicates that the widespread experimental technique of embedding growing tumor spheroids in agarose gels [Helmlinger et al., 1997] [Galle et al., 2006] [Cheng et al., 2009] may
not be sufficient to realistically capture all the biomechanical effects of an
embedding tissue. Effects due to the granularity of the surrounding tissue, for example, are missing in experiments like those performed in [Helmlinger et al., 1997].
In contrast to chapter three where we mainly compared our model to published in vitro data, in chapter four we investigated a particular in vivo situation and studied the fascinating process of liver regeneration after intoxication with CCl4, a prototypical substance for drugs inducing pericentral liver damage.
We established a procedure to use three-dimensional confocal laser scans to reconstruct in vivo tissues by image processing and image analysis. We then combined this very detailed and quantitative information with a further advanced version of our repeatedly experimentally validated model. We started with a minimal
two-dimensional model for the regenerating liver lobule that nevertheless led to first impressions of the specific impact of the various factors that influence liver regeneration. On that basis we extended our model and created the first threedimensional agent-based model of the regenerating liver lobule.
By capturing a 16 day regeneration process, our model underlined the importance of the complex columnar microarchitecture within the liver lobules, which is formed by hepatocytes and sinusoids. This microarchitecture ensures optimal exchange of metabolites between blood and hepatocytes. The model unambiguously predicted a
so far unrecognized mechanism, the alignment of daughter hepatocytes along the
orientation of the closest sinusoid, which we named hepatocyte-sinusoid alignment (HSA), as essential for liver regeneration. Only if HSA was included into the model the simulated tissue architecture was in agreement with the experimentally obtained data and no other likely mechanism could replace it. In order to experimentally validate the model prediction of HSA, we analyzed the orientation of daughter
hepatocytes in relation to the sinusoids in three-dimensions. The results of this analysis clearly confirmed the model prediction and thus verified HSA as a yet unknown key mechanism of liver regeneration.
During this analysis we introduced novel techniques that made currently
experimentally not accessible information available by image processing and analysis of volumetric datasets obtained by confocal laser scanning microscopy. In addition to the three-dimensional analysis of HSA, we used a similar approach to obtain further currently not experimentally available information on the average 5. Summary 161 contact area between hepatocytes and sinusoids. Surprisingly, we found this
parameter to allow for an automatic differentiation between normal liver tissue and hepatocellular carcinoma. The further pursuit of this finding will be interesting.
In summary, in this thesis we present an interdisciplinary approach to combine microscopic imaging, image processing and analysis and computational modeling - all in three dimensions. The integration of methods and results from different scientific fields like cell biology, physics and computer science enabled us to obtain new insights in cancer research and hepatology.
We therefore consider the presented interdisciplinary approach and the
corresponding procedures exemplary and widely applicable in the systems biology of tissues in general.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
cell pupulations
Zellpopulation
Höhme, Stefan
Scheuermann, Gerik
Drasdo, Dirk
Universität Leipzig
2010-09-08
2009-12-03
2010-03-03
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:15:23Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Über Matrixpolynome sowie Stein-Tripel vom J-Potapovtyp und deren Anwendung zur Lösung des J-Potapovproblems
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-39585
ger
Die Thematik der Arbeit ist in der Schuranalysis angesiedelt. Angeregt durch die Bedurfnisse von Elektrotechnik und Signalubertragungstechnik entwickelte sich dieses mathematische Gebiet, welches Matrix- und Operatorversionen von Interpolations- und Momentenproblemen
behandelt.
Die vorliegende Dissertation beschafgt sich mit dem "J{Potapovproblem\, einem Interpolationsproblem
furFu ntionen der J{Potapovklasse, welche in einer Umgebung von Null
holomorph sind. Eine nahere Untersuchung dieser Funktionenklasse zeigt, dass deren Taylorkoe
zientenfolgen zur Klasse der J{Potapovfolgen gehoren. Diese Folgen sind der Ausgangspunkt
fur die Konstruktion von Matrixpolynomen, mit deren Hilfe sich die Losungsmenge des
J{Potapovproblems als gebrochenlineare Transformation darstellen lasst.
In Kapitel 1 werden zunachst J{Potapovfolgen und J{Potapovfunktion eingefuhrt sowie das
J{Potapovproblem formuliert. Dabei werden wichtige Eigenschaften und Resulate vorgestellt sowie verdeutlicht, dass das J{Potapovproblem eine Verallgemeinerung des in der Literatur ausgiebig behandelten Schurproblems ist. Daraus entsteht die Zielstellung, wohlbekannte, aus
Schurfolgen gebildete, Matrixpolynome auf den J{Potapovfall zu ubertragen.
Eine besondere Rolle in der Losungsmenge des J{Potapovproblems spielt die zentrale J{
Potapovfunktion, denn eine Quotientendarstellung zentraler J{Potapovfunktionen ermoglicht
auch eine Analyse der allgemeinen Losung. In Kapitel 2 erfolgt die Herleitung einer solchen Darstellung sowie die Untersuchung der damit verbundenen Folgen und Matrixpolynome.
Dabei werden wichtige Identitaten und Beziehungen bewiesen, welche bei der Behandlung des J{Potapovproblems eine Schlusselrolle spielen.
In Kapitel 3 erfolgt eine Verallgemeinerung der Arov{Krein{Matrixpolynome des Schurproblems
auf die J{Potapovklasse. Dabei wird zunachst der nichtdegenerierte Fall untersucht, bevor eine Erweiterung der Ergebnisse auf den degenerierten Fall vorgenommen wird.
Ausgangspunkt fur die Untersuchungen des vierten Kapitels ist die Beobachtung, dass mit den gegebenen Daten eines J{Potapovproblems ein spezielles Stein-Tripel und damit im nichtdegenerierten
Fall ein J (:= diag(J;
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Stein-Tripel
Matrix
Sieber, Kathrin
Dubovoj, Vladimir
Kirstein, Bernd
Universität Leipzig
2011-06-29
2010-01-30
2010-03-30
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:15:24Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Modeling Prosopagnosia: Computational Theory and Experimental Investigations of a Deficit in Face Recognition
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-39600
eng
Prosopagnosia is defined as a profound deficit in facial identification which can be either acquired due to brain damage or is present from birth, i.e. congenital. Normally, faces and objects are processed in different parts of the inferotemporal cortex by distinct cortical systems
for face vs. object recognition, an association of function and location. Accordingly, in acquired prosopagnosia locally restricted damage can lead to specific deficits in face recognition. However, in congenital prosopagnosia faces and objects are also processed in spatially separated areas.
Accordingly, the face recognition deficit in congenital prosopagnosia can not be solely explained by the association of function and location. Rather, this observation raises the question why and how such an association evolves at all.
So far, no quantitative or computational model of congenital prosopagnosia has been proposed and models of acquired prosopagnosia have focused on changes in the information processing
taking place after in icting some kind of \damage" to the system. To model congenital prosopagnosia, it is thus necessary to understand how face processing in congenital prosopagnosia differs from normal face processing, how differences in neuroanatomical development can
give rise to differences in processing and last but not least why facial identification requires a specialized cortical processing system in the first place.
In this work, a computational model of congenital prosopagnosia is derived from formal considerations, implemented in artificial neural network models of facial information encoding, and tested in experiments with prosopagnosic subjects. The main hypothesis is that the deficit in congenital prosopagnosia is caused by a failure to obtain adequate descriptions of individual faces: A predisposition towards a reduced structural connectivity in visual cortical areas enforces
descriptions of visual stimuli that lack the amount of detail necessary to distinguish a specific exemplar from its population, i.e. achieve a successful identification.
Formally recognition tasks can be divided into identification tasks (separating a single individual from its sampling population) and classification tasks (partitioning the full object space
into distinct classes). It is shown that a high-dimensionality in the sensory representation facilitates individuation (\blessing of dimensionality"), but complicates estimation of object class
representations (\curse of dimensionality"). The dimensionality of representations is then studied explicitly in a neural network model of facial encoding. Whereas optimal encoding entails a \holistic" (high-dimensional) representation, a constraint on the network connectivity induces a decomposition of faces into localized, \featural" (low-dimensional) parts. In an experimental validation, the perceptual deficit in congenital prosopagnosia was limited to holistic face manipulations and didn''t extend to featural manipulations. Finally, an extensive and detailed investigation of face and object recognition in congenital prosopagnosia enabled a better behavioral characterization and the identification of subtypes of the deficit.
In contrast to previous models of prosopagnosia, here the developmental aspect of congenital prosopagnosia is incorporated explicitly into the model, quantitative arguments for a deficit that
is task specific (identification) - and not necessarily domain specific (faces) - are provided for synthetic as well as real data (face images), and the model is validated empirically in experiments with prosopagnosic subjects.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Prosopagnosia
Investigations
Stollhoff, Rainer
Jost, Jürgen
Malsburg, Christoph von der
Universität Leipzig
2010-09-20
2009-12-03
2010-02-23
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11048
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2021-03-29T08:15:36Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Branching Processes: Optimization, Variational Characterization, and Continuous Approximation
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-62048
eng
In this thesis, we use multitype Galton-Watson branching processes in random environments as individual-based models for the evolution of structured populations with both demographic stochasticity and environmental stochasticity, and investigate the phenotype allocation
problem. We explore a variational characterization for the stochastic evolution of a structured population modeled by a multitype Galton-Watson branching process. When the population under consideration is large and the time scale is fast, we deduce the continuous approximation for multitype Markov branching processes in random environments.
Many problems in evolutionary biology involve the allocation of some limited resource among several investments. It is often of interest to know whether, and how, allocation strategies can be optimized for the evolution of a structured population with randomness. In our
work, the investments represent different types of offspring, or alternative strategies for allocations to offspring. As payoffs we consider the long-term growth rate, the expected number
of descendants with some future discount factor, the extinction probability of the lineage, or the expected survival time. Two different kinds of population randomness are considered: demographic stochasticity and environmental stochasticity. In chapter 2, we solve the allocation problem w.r.t. the above payoff functions in three stochastic population models depending on different kinds of population randomness.
Evolution is often understood as an optimization problem, and there is a long tradition to look at evolutionary models from a variational perspective. In chapter 3, we deduce a variational characterization for the stochastic evolution of a structured population modeled by a
multitype Galton-Watson branching process. In particular, the so-called retrospective process plays an important role in the description of the equilibrium state used in the variational characterization. We define the retrospective process associated with a multitype Galton-Watson
branching process and identify it with the mutation process describing the type evolution along typical lineages of the multitype Galton-Watson branching process.
Continuous approximation of branching processes is of both practical and theoretical interest. However, to our knowledge, there is no literature on approximation of multitype branching processes in random environments. In chapter 4, we firstly construct a multitype Markov
branching process in a random environment. When conditioned on the random environment, we deduce the Kolmogorov equations and the mean matrix for the conditioned branching process. Then we introduce a parallel mutation-selection Markov branching process in a random
environment and analyze its instability property. Finally, we deduce a weak convergence result for a sequence of the parallel Markov branching processes in random environments and give
examples for applications.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Verzweigungsprozesse, Optimierung, Variationscharakterisierung, stetige Approximation
branching processes, optimization, variational characterization, continuous approximation
Wang, Ying
Jost, Juergen
Koenig, Wolfgang
Universität Leipzig
2010-11-03
2010-07-02
2010-10-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11064
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oai:qucosa:de:qucosa:11126
2021-03-29T08:16:20Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
On Galerkin Approximations for the Zakai Equation
with Diffusive and Point Process Observations: On Galerkin Approximations for the Zakai Equation with Diffusive and Point Process Observations
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-65103
eng
We are interested in a nonlinear filtering problem motivated by an
information-based approach for modelling the dynamic evolution of a
portfolio of credit risky securities.
We solve this
problem by `change of measure method\\\'' and show the existence of the
density of the unnormalized conditional distribution which is a
solution to the Zakai equation. Zakai equation is a linear SPDE
which, in general, cannot be solved analytically. We apply Galerkin
method to solve it numerically and show the convergence of Galerkin
approximation in mean square. Lastly, we design an adaptive Galerkin
filter with a basis of Hermite polynomials and we present numerical
examples to illustrate the effectiveness of the proposed method. The
work is closely related to the paper Frey and Schmidt (2010).
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Galerkin Approximation, nichtlineares Filterproblem
Galerkin approximation, nonlinear filtering problem
Xu, Ling
Frey, Rüdiger
Schmidt, Thorsten
Ling Xu
2011-02-16
2010-11-24
2011-02-09
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:11139
2021-03-29T08:16:30Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Random processes in truncated and ordinary Weyl
chambers: Random processes in truncated and ordinary Weylchambers
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-66394
eng
The work consists of two parts.
In the first part which is concerned with random walks, we construct the conditional versions of a multidimensional random walk given that it does not leave the Weyl chambers of type C and of type D, respectively, in terms of a Doob h-transform. Furthermore, we prove functional limit theorems for the rescaled random walks. This is an extension of recent work by Eichelsbacher and Koenig who studied the analogous conditioning for the Weyl chamber of type A. Our proof follows recent work by Denisov and Wachtel who used martingale properties and a strong approximation of random walks by Brownian motion. Therefore, we are able to keep minimal moment assumptions. Finally, we present an alternate function that is amenable to an h-transform in the Weyl chamber of type C.
In the second part which is concerned with Brownian motion, we examine the non-exit probability of a multidimensional Brownian motion from a growing truncated Weyl chamber. Different regimes are identified according to the growth speed, ranging from polynomial decay over stretched-exponential to exponential decay. Furthermore we derive associated large deviation principles for the empirical measure of the properly rescaled and transformed Brownian motion as the dimension grows to infinity. Our main tool is an explicit eigenvalue expansion for the transition probabilities before exiting the truncated Weyl chamber.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Irrfahrten, Weylkammern, Dysons Brown\''sche Bewegung, Konditionierung, nichtkollidierende Brown\''sche Bewegungen, Karlin-McGregor Formel, Eigenwertexpansion. Reduite, Nichtkollisionswahrscheinlichkeit, Nichtaustrittswahrscheinlichkeit
random walks, Weyl chambers, Dyson\''s Brownian motion, conditioning, non-colliding Brownian motions, Karlin-McGregor formula, eigenvalue expansion, reduite, non-colliding probability, non-exit probability
Schmid, Patrick
König, Wolfgang
Spohn, Herbert
Universität Leipzig
2011-03-15
2010-06-10
2011-09-03
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11139
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oai:qucosa:de:qucosa:11178
2021-03-29T08:16:57Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Über die Lösung von elliptischen Randwertproblemen mittels Gebietszerlegungstechniken, Hierarchischer Matrizen und der Methode der finiten Elemente
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-68462
ger
In dieser Arbeit entwickeln wir einen Löser für elliptische Randwertprobleme. Dazu diskretisieren wir ein Randwertproblem mittels der Methode der finiten Elemente und erhalten ein Gleichungssystem.
Mittels Gebietszerlegungstechniken unterteilen wir das Gebiet der Differentialgleichung und können Teilprobleme des Randwertproblems definieren. Durch die Gebietszerlegung wird eine Hierarchie von Zerlegungen definiert, die wir mittels eines Gebietszerlegungsbaumes festhalten. Anhand dieses Baumes definieren wir nun einen Löser für das Randwertproblem. Dabei berechnen wir die verschiedenen Matrizen des Lösers durch den sogenannten HDD-Algorithmus (engl. hierarchical domain decomposition).
Die meisten der zu erstellenden Matrizen sind dabei vollbesetzt, weshalb wir sie mittels Hierarchischer Matrizen approximieren. Mit Hilfe der Hierarchischen Matrizen können wir die Matrizen mit einem fast linearen Aufwand erstellen und speichern. Der Aufwand der Matrixoperationen ist ebenfalls fast linear.
Damit wir die Hierarchischen Matrizen für den HDD-Algorithmus verwenden können, müssen wir die Technik der Hierarchischen Matrizen erweitern. Unter anderem führen wir eingeschränkte Clusterbäume, eingeschränkte Blockclusterbäume und die verallgemeinerte Addition für Hierarchische Matrizen ein. Zusätzlich führen wir eine neue Clusterbaum-Konstruktion ein, die auf den HDD-Algorithmus zugeschnitten ist.
Die Kombination des HDD-Algorithmus mit Hierarchischen Matrizen liefert einen Löser, den wir mit einem fast linearen Aufwand berechnen können. Der Aufwand zur Berechnung einer Lösung sowie der Speicheraufwand ist ebenfalls fast linear. Des Weiteren geben wir noch einige Modifizierungen des HDD-Algorithmus für weitere Anwendungsmöglichkeiten an.
Zusätzlich diskutieren wir die Möglichkeiten der Parallelisierung, denn durch die Verwendung der Gebietszerlegung wird das Randwertproblem in unabhängige Teilprobleme aufgeteilt, die sich sehr gut parallelisieren lassen.
Wir schließen die Arbeit mit numerischen Tests ab, die die theoretischen Aussagen bestätigen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hierarchische Matrizen, finite Elemente, Gebietszerlegung
finite elements, domain decomposition, hierarchical matrices
Drechsler, Florian
Hackbusch, Wolfgang
Scheichl, Robert
Universität Leipzig
2011-05-24
2010-12-16
2011-05-11
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11178
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oai:qucosa:de:qucosa:11194
2021-03-29T08:17:09Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Improving Retrieval Accuracy in Main Content Extraction from HTML Web Documents
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-130500
eng
The rapid growth of text based information on the World Wide Web and various applications making use of this data motivates the need for efficient and effective methods to identify and separate the “main content” from the additional content items, such as navigation menus, advertisements, design elements or legal disclaimers.
Firstly, in this thesis, we study, develop, and evaluate R2L, DANA, DANAg, and AdDANAg, a family of novel algorithms for extracting the main content of web documents. The main concept behind R2L, which also provided the initial idea and motivation for the other three algorithms, is to use well particularities of Right-to-Left languages for obtaining the main content of web pages. As the English character set and the Right-to-Left character set are encoded in different intervals of the Unicode character set, we can efficiently distinguish the Right-to-Left characters from the English ones in an HTML file. This enables the R2L approach to recognize areas of the HTML file with a high density of Right-to-Left characters and a low density of characters from the English character set. Having recognized these areas, R2L can successfully separate only the Right-to-Left characters. The first extension of the R2L, DANA, improves effectiveness of the baseline algorithm by employing an HTML parser in a post processing phase of R2L for extracting the main content from areas with a high density of Right-to-Left characters. DANAg is the second extension of the R2L and generalizes the idea of R2L to render it language independent. AdDANAg, the third extension of R2L, integrates a new preprocessing step to normalize the hyperlink tags. The presented approaches are analyzed under the aspects of efficiency and effectiveness. We compare them to several established main content extraction algorithms and show that we extend the state-of-the-art in terms of both, efficiency and effectiveness.
Secondly, automatically extracting the headline of web articles has many applications. We develop and evaluate a content-based and language-independent approach, TitleFinder, for unsupervised extraction of the headline of web articles. The proposed method achieves high performance in terms of effectiveness and efficiency and outperforms approaches operating on structural and visual features.
Das rasante Wachstum von textbasierten Informationen im World Wide Web und die Vielfalt der Anwendungen, die diese Daten nutzen, macht es notwendig, effiziente und effektive Methoden zu entwickeln, die den Hauptinhalt identifizieren und von den zusätzlichen Inhaltsobjekten wie
z.B. Navigations-Menüs, Anzeigen, Design-Elementen oder Haftungsausschlüssen trennen.
Zunächst untersuchen, entwickeln und evaluieren wir in dieser Arbeit R2L, DANA, DANAg und AdDANAg, eine Familie von neuartigen Algorithmen zum Extrahieren des Inhalts von Web-Dokumenten. Das grundlegende Konzept hinter R2L, das auch zur Entwicklung der drei weiteren Algorithmen führte, nutzt die Besonderheiten der Rechts-nach-links-Sprachen aus, um den Hauptinhalt von Webseiten zu extrahieren.
Da der lateinische Zeichensatz und die Rechts-nach-links-Zeichensätze durch verschiedene Abschnitte des Unicode-Zeichensatzes kodiert werden, lassen sich die Rechts-nach-links-Zeichen leicht von den lateinischen Zeichen in einer HTML-Datei unterscheiden. Das erlaubt dem R2L-Ansatz, Bereiche mit einer hohen Dichte von Rechts-nach-links-Zeichen und wenigen lateinischen Zeichen aus einer HTML-Datei zu erkennen. Aus diesen Bereichen kann dann R2L die Rechts-nach-links-Zeichen extrahieren. Die erste Erweiterung, DANA, verbessert die Wirksamkeit des Baseline-Algorithmus durch die Verwendung eines HTML-Parsers in der Nachbearbeitungsphase des R2L-Algorithmus, um den Inhalt aus Bereichen mit einer hohen Dichte von Rechts-nach-links-Zeichen zu extrahieren. DANAg erweitert den Ansatz des R2L-Algorithmus, so dass eine Sprachunabhängigkeit erreicht wird. Die dritte Erweiterung, AdDANAg, integriert eine neue Vorverarbeitungsschritte, um u.a. die Weblinks zu normalisieren. Die vorgestellten Ansätze werden in Bezug auf Effizienz und Effektivität analysiert. Im Vergleich mit mehreren etablierten Hauptinhalt-Extraktions-Algorithmen zeigen wir, dass sie in diesen Punkten überlegen sind.
Darüber hinaus findet die Extraktion der Überschriften aus Web-Artikeln vielfältige Anwendungen. Hierzu entwickeln wir mit TitleFinder einen sich nur auf den Textinhalt beziehenden und sprachabhängigen Ansatz. Das vorgestellte Verfahren ist in Bezug auf Effektivität und Effizienz besser als bekannte Ansätze, die auf strukturellen und visuellen Eigenschaften der HTML-Datei beruhen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hauptinhalt Extraktion, Information Retrieval, UTF-8-Kodierung Form, HTML-Dokumente, rechts nach links, Sprachen, Web Mining, Unicode-Zeichensatz, Vektorraummodell, Cosinus-Ähnlichkeit, überlappen erzielte Ähnlichkeit , Schlagzeile Extraktion, Titel Extraktion, Trend-Mining
main content extraction, information retrieval, UTF-8 encoding form, HTML documents, right to left languages, web mining, Unicode character set, vector space model, cosine similarity, overlap scoring similarity, headline extraction, title extraction, trend mining
Mohammadzadeh, Hadi
Heyer, Gerhard
Fiaidhi, Jinan
Universität Leipzig
2013-12-17
2013-05-27
2013-11-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11194
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oai:qucosa:de:qucosa:11256
2021-03-29T08:17:55Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Large Deviations for Brownian Intersection Measures
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-74762
eng
We consider p independent Brownian motions in ℝd. We assume that p ≥ 2 and p(d- 2) < d. Let ℓt denote the intersection measure of the p paths by time t, i.e., the random measure on ℝd that assigns to any measurable set A ⊂ ℝd the amount of intersection local time of the motions spent in A by time t. Earlier results of Chen derived the logarithmic asymptotics of the upper tails of the total mass ℓt(ℝd) as t →∞. In this paper, we derive a large-deviation principle for the normalised intersection measure t-pℓt on the set of positive measures on some open bounded set B ⊂ ℝd as t →∞ before exiting B. The rate function is explicit and gives some rigorous meaning, in this asymptotic regime, to the understanding that the intersection measure is the pointwise product of the densities of the normalised occupation times measures of the p motions. Our proof makes the classical Donsker-Varadhan principle for the latter applicable to the intersection measure.
A second version of our principle is proved for the motions observed until the individual exit times from B, conditional on a large total mass in some compact set U ⊂ B. This extends earlier studies on the intersection measure by König and Mörters.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wahrscheinlichkeitstheorie; Stochastische Prozesse
Grosse abweichungen, Brownsche loakler schnitzeit
Large deviations, Brownian intersection local times
Mukherjee, Chiranjib
Koenig, Wolfgang
Moerters, Peter
Universität Leipzig
Max-Planck Institut fuer Mathematik in der Naturwissenschaften
2011-10-18
2011-11-05
2011-07-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:11319
2021-03-29T08:18:39Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Scaling laws in two models for thermodynamically driven fluid flows
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-81228
eng
In this thesis, we consider two models from physics, which are characterized by the interplay of thermodynamical and fluid mechanical phenomena: demixing (spinodal decomposition) and Rayleigh--Bénard convection. In both models, we investigate the dependencies of certain intrinsic quantities on the system parameters.
The first model describes a thermodynamically driven demixing process of a binary viscous fluid. During the evolution, the two components of the mixture separate into two domains of the different equilibrium volume fractions. One observes a clear tendency: Larger domains grow at the expense of smaller ones, and thus, the average domain sizes increases --- a phenomenon called coarsening. It turns out that two mechanisms are relevant for the coarsening process. At an early stage of the evolution, material transport is essentially mediated by diffusion; at a later stage, when the typical domain size exceeds a certain value, due to the viscosity of the mixture, a fluid flow sets in and becomes the relevant transport mechanism. In both regimes, the growth rates of the typical domain size obey certain power laws. In this thesis, we rigorously establish one-sided bounds on these growth rates via a priori estimates.
The second model, Rayleigh--Bénard convection, describes the behavior of a fluid between two rigid horizontal plates that is heated from below and cooled from above. There are two competing heat transfer mechanisms in the system: On the one hand, thermodynamics favors a state in which temperature variations are locally minimized. Thus, in our model, the thermodynamical equilibrium state is realized by a temperature with a linearly decreasing profile, corresponding to pure conduction. On the other hand, due to differences in the densities of hot and cold fluid parcels, buoyancy forces act on the fluid. This results in an upward motion of hot parcels and a downward motion of cold parcels. We study the dependence of the average upward heat flux, measured in the so-called Nusselt number, on the temperature forcing encoded by the container height. It turns out that the efficiency of the heat transport is independent of the height of the container, and thus, the Nusselt number is a constant function of height. Using a priori estimates, we prove an upper bound on the Nusselt number that displays this dependency --- up to logarithmic errors.
Further investigations on the flow pattern in Rayleigh--Bénard convection show a clear separation of length scales: Along the horizontal top and bottom plates one observes thin boundary layers in which heat is essentially conducted, whereas the large bulk is characterized by a convective heat flow. We give first rigorous results in favor of linear temperature profiles in the boundary layers, which indicate that heat is indeed essentially conducted close to the boundaries.:1 Introduction
2 Coarsening rates in binary viscous fluids
2.1 Background from physics
2.2 Background from mathematics
2.3 The model
2.4 The gradient flow structure
2.5 Heuristics
2.6 Numerical simulations
2.7 Main results
2.8 Preliminaries
2.9 Proof of upper bounds on coarsening rates
2.10 Appendix: Well-posedness and regularity of solutions
3 Scaling of the Nusselt number
3.1 Background from physics
3.2 The model and the Nusselt number
3.3 Heuristics
3.4 Main results
3.5 Scaling law in the linear regime
3.6 Preliminaries and review
3.7 Upper bound using the background field method
3.8 Upper bound using the maximum principle
3.9 Appendix: Some elementary estimates
4 The laminar boundary layer
4.1 Background, model, and motivation
4.2 Main results
4.3 Preparation: Bounds on the velocity field
4.4 On the energy distribution
4.5 Bounds on the second order derivatives of the temperature field
4.6 Bounds on the third order derivatives of the temperature field
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Rayleigh--Bénard Konvektion, Nusselt, Randschicht, Wärmetransport, Turbulenz, Entmischung, Cahn--Hilliard, Vergröberung
Rayleigh--Bénard convection, Nusselt, boundary layer, heat transport, turbulence, demixing, Cahn--Hilliard, coarsening
Seis, Christian
Otto, Felix
Doering, Charles
Universität Leipzig
2012-01-03
2011-06-14
2011-12-14
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11319
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A11319/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:11370
2021-03-29T08:19:17Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Compressed Decision Problems in Groups
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-85413
eng
Wir beschäftigen uns mit Problemen der algorithmischen Gruppentheorie und untersuchen dabei die Komplexität von komprimierten Versionen des Wortproblems und des Konjugationsproblems für endlich erzeugte Gruppen.
Das Wortproblem fragt für eine feste, endlich erzeugte Gruppe ob ein gegebenes Wort über der Erzeugermenge das neutrale Element der Gruppe repräsentiert. Wir betrachten das gegebene Wort jedoch in einer komprimierten Form, als Straight-line Program (SLP) und untersuchen die Komplexität dieses Problems, das wir \''komprimiertes Wortproblem\'' nennen. SLPs sind kontextfreie Grammatiken, die genau einen String erzeugen. Die Eingabegröße ist dabei stets die Größe des gegebenen SLPs. Eine Hauptmotivation ist dabei, dass für eine feste endlich erzeugte Gruppe das Wortproblem ihrer Automorphismengruppe durch eine Turingmaschine in Polynomialzeit auf das komprimierte Wortproblem der Gruppe selbst reduzierbar ist.
Wir untersuchen das komprimierte Wortproblem für die verbreiteten Gruppenerweiterungen HNN-Erweiterungen (amalgamierte Produkte und Graphprodukte) und können zeigen, dass sich Instanzen des komprimierten Wortproblems von einer Turingmaschine in Polynomialzeit auf Instanzen des komprimierten Wortproblems der Basisgruppe (respektive Basisgruppen und Knotengruppen) reduzieren lassen. Weiterhin zeigen wir, dass das komprimierte Wortproblem für endlich erzeugte nilpotente Gruppen von einer Turingmaschine in Polynomialzeit entscheidbar ist.
Wir betrachten außerdem eine komprimierte Variante des Konjugationsproblems. Das unkomprimierte Konjugationsproblem fragt für zwei gegebene Wörter über den Erzeugern einer festen endlich erzeugten Gruppe, ob sie in dieser Gruppe konjugiert sind. Beim komprimierten Konjugationsproblem besteht die Eingabe aus zwei SLPs und es wird gefragt, ob die beiden Wörter die von den SLPs erzeugt werden in der Gruppe konjugierte Elemente präsentieren. Wir konnten zeigen, dass sich das komprimierte Konjugationsproblem für Graphgruppen in Polynomialzeit entscheiden lässt.
Weiterhin haben wir das Wortproblem der äußeren Automorphismengruppen von Graphprodukten endlich erzeugter Gruppen untersucht. Durch den engen Zusammenhang des komprimierten Konjugationsproblems einer Gruppe mit dem Wortproblem der äußeren Automorphismengruppe konnten wir zeigen, dass sich das Wortproblem der äußeren Automorphismengruppe eines Graphprodukts von endlich erzeugten Gruppen durch eine Turingmaschine in Polynomialzeit auf Instanzen von simultanen komprimierten Konjugationsproblemen der Knotengruppen und Instanzen von komprimierten Wortproblemen der Knotengruppen reduzieren lässt.
Als Anwendung gelten obige Resultate auch für right-angled Coxetergruppen und Graphgruppen, da beide spezielle Graphprodukte sind. So folgt beispielsweise, dass das komprimierte Wortproblem einer right-angled Coxetergruppe in Polynomialzeit entscheidbar ist.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
gruppentheorie, algebra, theoretische informatik, entscheidungsrpobleme, kompirmierung, datenkompression, wortproblem, konjugationsproblem, slp, straight-line program, graphgruppen, spuren, graphprodukte, nilpotente gruppen, hnn-erweiterungen, amalgamierte produkte, äussere automorphismengruppe
groups. group theory, theoretical computer science, decision problems, word problem, conjugacy problem, compression, traces, slp, straight-line program, graph groups, graph products, hnn-extension, amalgamated product, nilpotent group, outer automorphism group
Haubold, Niko
Lohrey, Markus
Diekert, Volker
Universität Leipzig
2012-03-19
2011-09-14
2012-01-02
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11370
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A11370/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:11384
2021-03-29T08:19:26Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
openaire
Natural optimization: An analysis of self-organization principles found in social insects and their application for optimization
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-86174
eng
Das Forschungsfeld Schwarmintelligenz, also die Anwendung des Verhaltens dezentraler selbstorganisierender Tierkollektive, im Kontext der Informatik hat eine Reihe von state-of-the-art Kontroll- und Optimierungsmechanismen hervorgebracht. Die Untersuchung selbstorganisierender biologischer Systeme fördert zum einen das Design neuer robuster und adaptiver Algorithmen. Zum anderen kann sie das Verständnis der Funktionalität von selbstorganisierenden Prinzipien, welche in der Natur auftreten, unterstützen.
Diese Arbeit deckt beide zuvor beschriebenen Aspekte ab. Unter Verwendung von Modellen und Simulation werden offene Fragen bezüglich der Organisation und des Verhaltens von sozialen Insekten beleuchtet. Weiter werden Abstraktionen von selbstorganisierenden Konzepten, welche man bei sozialen Insekten findet, genutzt, um neue Methoden zur Optimierung zu entwickeln.
Der erste Teil dieser Arbeit untersucht allgemeine Aspekte der Arbeitsteilung sozialer Insekten. Zuerst wird die Anpassungsfähigkeit von unterschiedlich großen Kolonien, bezüglich dynamischer Veränderungen in der Umwelt untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit einer Kolonie, auf Veränderung in der Umwelt zu reagieren, von der Koloniegröße beeinflusst wird. Ein weiterer Aspekt der Arbeitsteilung, welcher in dieser Arbeit untersucht wird, ist, inwieweit eine räumliche Verteilung von Aufgaben und Individuen einen Einfluss auf die Arbeitsteilung hat. Die Ergebnisse deuten an, dass soziale Insekten von einer räumlichen Trennung, der zu bewerkstelligenden Aufgaben profitieren, da eine solche Trennung die Produktivität der Kolonie erhöht. Das könnte erklären, warum eine räumliche getrennte Anordnung von Aufgaben und Individuen häufig in realen Kolonien sozialer Insekten beobachtet werden kann.
Der zweite Teil dieser Arbeit untersucht verschiedene Aspekte von Selbstorganisation bei Honigbienen. Zunächst wird der Einfluss der räumlichen Verteilung von Nestplätzen auf die Nestplatzsuche der europäischen Honigbiene Apis mellifera untersucht. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Nestplatzsuche eines Schwarms aktiv durch die Anordnung der Nestplätze in der Umwelt beeinflusst wird. Eine nestplatzreiche Umgebung kann den Prozess eines Schwarms, sich für einen Nestplatz zu entscheiden, stark behindern. Das könnte erklären, warum Honigbienenarten, die geringe Anforderungen an Nestplätze haben, was die Anzahl von potenziellen Nestplätzen natürlich erhöht, eine sehr ungenaue Form der Nestplatzsuche aufweisen.
Ein zweiter Aspekt der Honigbienen, welcher untersucht wird, sind die Steuerungsmechanismen, die dem kollektiven Flug eines Bienenschwarms unterliegen. Zwei mögliche Führungsmechanismen, aktive und passive Führung, werden hinsichtlich ihrer Fähigkeit verglichen, die Flugeigenschaften eines echten Honigbienenschwarms zu reproduzieren. Die Simulationsergebnisse bestätigen aktuelle empirische Befunde und zeigen, dass aktive Führung in der Lage ist, Charakteristika fliegender Schwärme widerzuspiegeln. Bei passiver Führung ist das nicht der Fall.
Eine Anwendung biologischer Konzepte im Bereich der Informatik wird anhand der Nestplatzsuche demonstriert. Diese ist ein natürlicher Optimierungsprozess, basierend auf einfachen Regeln. Erzielt wird eine lokale Optimierung, die es einem Schwarm ermöglicht, Nestplätze in einer bisher unbekannten Umgebung zu finden und aus diesen den besten Nestplatz zu wählen. Das ist die Motivation, Nestplatzsuche im Bereich der Optimierung anzuwenden. Hierfür wird zuerst das Optimierungspotenzial der biologischen Nestplatzsuche mit Hilfe eines biologischen Modells untersucht. Basierend auf der Nestplatzsuche wird ein abstrahiertes algorithmisches Schema, das so genannte „Bee Nest-Site Selection Scheme“ (BNSSS) entworfen. Basierend auf dem Schema wird der erste Nestplatzsuche inspirierte Optimierungsalgorithmus „Bee-Nest\\\''\\\'' für die Anwendung im Bereich von molekular Docking entwickelt. Im Vergleich zu anderen Optimierungsalgorithmen erzielt „Bee-Nest“ eine sehr gute Leistung.
The application in computer science of the behaviour found in decentralized self-organizing animal collectives -- also known as swarm intelligence -- has brought forward a number of state-of-the art control and optimization mechanisms. Further
study of such self-organizing biological systems can foster the design of new robust and adaptive algorithms, as well as aid in the understanding of self-organizing processes found in nature.
This thesis covers both of the aspects described above, namely the use of computational models to investigate open questions regarding the organization and behaviour of social insects, as well as using the abstraction of concepts found in social insects to generate new optimization methods.
In the first part of this work, general aspects of division of labour in social insects are investigated. First the adaptiveness of different-sized colonies to dynamic changes in the environment is analysed. The findings show that a colony\\\''s ability to react to changes in the environment scales with its size. Another aspect of division of labour which is investigated is the extent to which different spatial distributions of tasks and individuals influence division of labour. The results suggest that social insects can benefit from a spatial separation of tasks within their environment, as this increases the colony\\\''s productivity. This could explain why a spatial organization of tasks and individuals is often observed in real social insect colonies.
The second part of this work investigates several aspects of self-organization found in honeybees. First the influence of spatial nest-site distribution on the ability of the European honeybee Apis mellifera to select a new nest-site is studied. The results suggest that a swarm\\\''s habitat can influence its decision-making process. Nest-site rich habitats can obstruct a swarm\\\''s ability to choose a single site if all sites are of equal quality. This could explain why in nature honeybee species which have less requirements regarding a new nest-site have evolved a more imprecise form of nest-site selection than cavity-nesting species.
Another aspect of honeybees which is investigated is the guidance behaviour in migrating swarms. Two potential guidance mechanisms, active and passive guidance, are compared regarding their ability to reproduce real honeybee swarm flight characteristics. The simulation results confirm previous empirical findings, as they show that active guidance is able to reflect a number of characteristics which can be observed in real moving honeybee swarms, while this is not the case for passive guidance.
Nest-site selection in honeybees can be regarded as a natural optimization process. It is based on simple rules and achieves local optimization as it enables a swarm to decide between several potential nest-sites in a previously unknown dynamic environment. These factors motivate the application of the nest-site selection process to the problem domain of function optimization. First, the optimization potential of the biological nest-site selection process is studied. Then a general algorithmic scheme called ``Bee Nest-Site Selection Scheme\\\''\\\'' (BNSSS) is introduced. Based on the scheme the first nest-site inspired optimization algorithm ``Bee-Nest\\\''\\\'' is introduced and successfully applied to the domain of molecular docking.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
Schwarmintelligenz
swarm intelligence, self-organization
Diwold, Konrad
Middendorf, Martin
Meyer, Bernd
Universität Leipzig
2012-07-31
2011-07-09
2012-09-02
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11384
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A11384/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:11442
2021-03-29T08:20:06Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Default Reasoning about Actions
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-89316
eng
Action Theories are versatile and well-studied knowledge representation formalisms for modelling dynamic domains. However, traditional action theories allow only the specification of definite world knowledge, that is, universal rules for which there are no exceptions. When modelling a complex domain for which no complete knowledge can be obtained, axiomatisers face an unpleasant choice: either they cautiously restrict themselves to the available definite knowledge and live with a limited usefulness of the axiomatisation, or they bravely model some general, defeasible rules as definite knowledge and risk inconsistency in the case of an exception for such a rule.
This thesis presents a framework for default reasoning in action theories that overcomes these problems and offers useful default assumptions while retaining a correct treatment of default violations. The framework allows to extend action theories with defeasible statements that express how the domain usually behaves. Normality of the world is then assumed by default and can be used to conclude what holds in the domain under normal circumstances. In the case of an exception, the default assumption is retracted, whereby consistency of the domain axiomatisation is preserved.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Aktionsformalismen, Nichtmonotones Schließen
action theories, default logic
Straß, Hannes
Thielscher, Michael
Brewka, Gerhard
Schaub, Torsten
Universität Leipzig
2012-06-27
2012-05-01
2012-06-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:20:13Z
qucosa:ubl
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
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openaire
Internationale Konferenz: Prophylaxe von Herden- bzw. Produktionskrankhei-ten „ICPPD 2011“
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-89772
978-3-00-035876-0
ger
Am 7. und 8. Oktober 2011 fand in Leipzig zum 36.Mal in Folge eine Tagung über „Labordiagnostik in der Bestandsbetreuung“ (http://www.vetmed.uni-leipzig.de/ik/wmedizin/labor/laborfortbildung.htm), - diesmal mit erweiterter Themen-stellung als internationale Konferenz „Prophylaxe von Herden- bzw. Produktions-krankheiten“, statt.
Ziel der Veranstaltung war, die Spezialisten verschiedenster Fachgebiete zusam-menführen, die sich mit der Gesundheit und Leistung von Nutztieren, d.h., vor allem Rindern, Schweinen, Schafen und Geflügel, beschäftigen, um die neuesten wissen-schaftlichen Erkenntnisse auf den Nutztiersektor auszutauschen, und so zu tierartge-rechter Haltung und Tierschutz, Sicherung einer stabilen Tiergesundheit, Verbesse-rung des Tierseuchenschutzes, Verbesserung der Leistung, hoher Qualität und Si-cherheit tierischer Erzeugnisse sowie rentabler Produktion beizutragen.
Die mit ausgewiesenen Fachleuten als keynote speaker besetzten einzelnen Sektionen der diesjährigen Tagung orientierten sich an der Prophylaxe der wichtigs-ten Merzungsursachen bei Kühen:
• Fruchtbarkeitssteigerung (Opsomer, Gent, Bollwein, Hannover),
• Mastitisprophylaxe (Krömker, Hannover),
• Pansenstabilisierung (Gasteiner, Raumberg-Gumpenstein, Karatzias, Thessa-loniki),
• Labmagenverlagerung (Doll, Gießen, Grünberg, Utrecht),
• Stabilisierung des Energiestoffwechsels (Tönjes, Leipzig, Sauerwein, Bonn, Husvéth, Budapest),
• Gebärpareseverhütung (Staufenbiel, Berlin, Wittek, Wien) sowie
• Klauengesundheit (Mülling, Leipzig, Müller, Berlin).
Die insgesamt 24 Vorträge sowie 22 Poster wurden ergänzt durch Beiträge vieljähriger ausländische Partner aus Brno, Budapest, Curitiba (Brasilien), Ljubljana, Prag, Thessaloniki, Utrecht und West Lafayette (USA) sowie langjähriger inländi-scher Kooperationspartner, wie der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft, des Landeskontrollverbandes Sachsen, der Landwirtschaftlichen Fachhochschule Bernburg, des Thüringer Rindergesundheitsdienstes und der III. Medizinischen Klinik für Endokrinologie, Leipzig. Zu den langjährigen Trägern der Tagungsreihe zählten auch Referenten des Rindergesundheitsdienstes Baden-Württemberg und des Lan-desamtes für Landwirtschaft, Lebensmittelsicherheit und Fischerei (LALLF) Mecklen-burg-Vorpommern.
Zu Beginn der Tagung lag ein entsprechender Band, der auf 130 Seiten die Abstracts und auf 150 Seiten Zusammenfassungen von den Dissertationen zu Klau-entieren der Medizinischen Tierklinik, Leipzig, der Jahre 1993 bis 2011 enthält.:Schusser GF, Leipzig Stellenwert der Prophylaxe in der tierärztlichen Arbeit
Fruchtbarkeitssteigerung
Opsomer G, Gent, Belgien Metabolische Beeinflussung der Fruchtbarkeit
Bollwein H, Hannover Puerperalstörungen und Fruchtbarkeits-störungen - wie hängt das zusammen?
Albanat WA, Hüller A, Köller G, Einspa-nier A. Gottschalk J, Leipzig Zusammenhang zwischen Geburtsverlauf und stoffwechselrelevanter Parameter bei Milchkühen und Färsen
Biermayer W, Ludwigsburg Trächtigkeitsdiagnostik leicht gemacht
Troescher A, Limbur-gerhof Einfluss von CLA auf die Fruchtbar-keitsleistung
Husvéth F, Gaál, T, Elek P, Karcagi R, Budapest, Ungarn, Perth, Australien Effekte verschiedener Supplementationen (geschützte Fette, Cholin und Konjugierte Linolensäure) auf metabolische Leber- und Blutparameter bei Milchkühen und Schafen
Mastitisprophylaxe
Krömker V, Hannover Strategische Konzepte zur Prophylaxe von Mastitiden auf Herdenebe-ne
Karatzias H, Thessaloniki, Griechenland Zeolith in Prophylaxe und Therapie innerer Krankheiten
Ježek J, Ljubljana Methoden zur Überprüfung der Kolostrumver-sorgung der Kälber
Pansenstabilisierung
Gasteiner J , Raumberg-Gumpenstein, Österreich Erfahrungen zum Einsatz einer intraruminalen pH-Messeinheit auf intensiven Milchviehbetrieben
Kühnert M, Haufe S, Leipzig, Weinböhla Was leisten Huminsäuren?
Krüger M, Göcke M, Neuhaus J, Shehate M, Große-Herrenthey A, Klimke, K, Schrödl, W Effekte einer kombinierten polyclostridiellen und Clostridium botulinum Typ CD-Impfung auf den Nachweis des Erregers und seiner Toxine im Kot von an chronischem Botulismus erkrankten Kühen und Jungrindern
Seemann G, Stuttgart Blutbilder und biochemische Untersu-chungsergebnisse von Kühen mit Verdacht auf viszeralen Botulismus
Ollhoff D, Parana, Brasilien Das FAMACHA System zur Parasitenkontrolle bei kleinen Wiederkäuern
Labmagenverlagerung – Ätiologie – Therapieoptimierung
Doll K, Gießen Labmagenverlagerung - wo stehen wir heute?
Grünberg, W, Utrecht, Niederlande Hypokaliämie bei Milchrindern mit Labmagenverlagerung oder abomasalem Volvulus
Leonhard-Marek S, Hannover Beziehungen zwischen Kalium, Glucose und Labmagenmotorik
Goerigk D, Leipzig Dislocatio abomasi – und was kommt danach?
Rademacher G, Metz-ner M, Wieland M, Klee W, München Gehäuftes Auftreten von Leberschäden bei jungen Kälbern
Stabilisierung des Energiestoffwechsels
Tönjes A, Leipzig Humane Adipositas - Ätiologie und Konsequenzen
Sauerwein H, Bonn Metabolisches Syndrom beim Rind? Aktueller Stand
Aschenbach JR, Berlin Glucoseresorption bei Milchkühen als Ausweg aus der metabolischen Krise?
Jäkel L, Arnstadt Negative Energiebilanz – künftige Lösungsansätze
Siebert W, Jena Stoffwechselsituation in Thüringer Milchviehbeständen
Pache S, Köllitsch Sensortechnik zur Fruchtbarkeits- und Gesund-heitsüberwachung der Milchkuh
Zoche V, Lichtenwal-de fm-Milch Tiergesundheit – ein Monitoring-instrument für Milcher-zeugerbetriebe in Sachsen
Zieger P, Berlin Der HerdScan - Kommunikation zwischen Tierarzt und Landwirt
Scholz H, Engelhard T, Bernburg; Iden NSBA im Harn und DCAB der Ration
Sattler T, Leipzig Antioxidantien bei Rind (und Schwein) - von der Geburt bis zum Exitus letalis\"
Schmoll F, Wien, Österreich Blue tongue virus - ein kleiner Labor-fehler mit weitreichenden Konse-quenzen
Donat K, Jena Kälberverluste in 150 Thüringer Milchviehbeständen: Prävalenz viraler Pneumonieerreger und Einfluss von Haltungs-bedingungen
Gebärpareseverhütung
Staufenbiel R, Berlin Strategische Konzepte der Gebärparese-prophylaxe
Wittek T, Glasgow, UK Gebärparese - warum erkranken ältere Kühe?
Pichon S, Röthenbach a.d.Peg. Neue Bausteine zur Gebärparese
Müller A, Ludwigsburg Mangan - die Situation beim Pferd und Rind
Wolf C, Rostock Spurenelemente und ihre Transport- bzw. Funktions-Systeme
Stoebe S, Müller A, Coenen M, Vervuert I, Leipzig Selenversorgung beim Damwild in Gehegehaltung.
Klauengesundheit
Mülling C, Leipzig Klauen- und Hufrehe: Gemeinsamkeiten und Differenzen
Müller K, Berlin Messen ist Wissen - Erfassung und Interpretation von Daten zur Klauengesundheit
Rehage J, Hannover Wie lässt sich die Herdenprävalenz von Lahmheiten rasch senken?
Wilhelm K, Leipzig Frühdiagnostik der Laminitis mit Thermografie?
Kreher M, Bad Liebenwerda Klauenerkrankungen als Bestandsproblem: prophylaktische Erfahrungen
Poster
Fürll C, Hoffmann Th, Schemel H, Potsdam Verfahrenstechnische Grundlagen für das optimale Verdichten beim Einlagern von Siliergut in Horizontalsilos
Hoedtke S, Söffing R, Pieper B, Zeyner A, Rostock Bildung biogener Amine in Grassilagen bei alleiniger oder kombinierter Applikation eines biologischen und chemischen Siliermittels
Pichler M, Iwersen M, Gasteiner J, Drillich M, Wien, Österreich Beurteilung eines elektronischen Schnelltestgerätes zur tier- und zeitnahen Bestimmung der BHB-Konzentration beim Schaf
Muth M, Martin R, Mansfeld R, München Beziehungen zwischen peripartal gemessenen Fettsäurekonzentrationen im Blut und postpartalen Gebärmuttererkrankungen bei Milchkü-hen
Locher LF; Meyer N, Weber EM, Rehage J, Meyer U, Daenicke S, Huber S, Hannover, Braunschweig Proteinexpression und Phosphorylierung der hormonsensitiven Lipase (HSL) im Fettgewebe bei Milchkühen im peripartalen Zeitraum
Haarstrich D, Kusenda M, Piechotta M, Meyer U, Pappritz J, Flachowsky G, Dänicke S, Rehage J, Hanno-ver, Braunschweig Evaluierung von Ersatzkennzahlen für die Beurteilung der Insulinsen-sitivität anhand von Mittelwerten des hyperinsulinämischen-euglyk-ämischen Glucoseclamptests bei Milchkühen
Rehage J, Starke A, Haarstrich D, Piechotta M, Meyer U, Pappritz J, Flachowsky G, Dänicke S, Hannover, Braunschweig Untersuchungen zur Induktion der Insulinresistenz bei Milchkühen nach CLA Supplemen-tation
Starke A, Wussow K, Matthies L, Kusenda M, Busche R, Haudum A, Beineke A, Pfarrer C, Rehage J, Hannover, Braunschweig Minimalinvasive Katheterisierung der V. portae, V. hepatica, V. me-senterialis cranialis und A. abdominalis zur quantitativen Bestimmung des Leberstoffwechsels bei Milchkühen
Starke A, Wussow K, Matthies L, Kusenda M, Haudum A, Busche R, Beyerbach M, Pie-chotta M, Hammon HM, Rehage J, Hannover, Dummerstorf Effekte der Applikation einer Einzeldosis Dexamethason auf den hepatischen Blutfluss und die hepatische Nettoglucosepro-duktion bei Milchkühen
Arndt K, Mayer H, Raab L, Fürll M, Leipzig, Pinneberg; Ludwigsburg Effekte oraler Aufnahme von Tirsana 1312 auf die Vitamin-B12- und Co-Konzentrationen im Blut bei Kühen
Steininger K, Herr M, Mayer M, Parsberg-D, Waldneukirchen-A Höhere Grundfutteraufnahme und Gesundheitsstabilisierung durch den \"Futter Butler“
Kaske M, Schulte H, Koch A, Hannover Bedeutung subklinischer Hypocalcämien für den Geburtsverlauf von HF-Kühen - eine Feldstudie.
Illek J, Kumprechtová D, Kudrna V, Brno, Prag, Cz The effect of supplementation of selenium from organic and inorganic sources on the occurence of mastitis and somatic cell counts in milk of Holstein cows
Urubschurov V, Janc-zyk P, Souffrant WB, Freyer G, Zeyner A, Rostock Entwicklung der Darmmikroben bei Ferkeln um den Zeitpunkt des Absetzens mit besonderer Berücksichtigung von Hefen
Janczyk P, Reichetanz A, Büsing K, Souffrant WB, Zeyner A, Rostock Bakterielle Diversität in RUSITEC Fermenterinhalten unter physiolo-gischen und azidotischen Bedingungen
Büsing K, Harmeyer J, Markuske, KD, Zeyner A, Rostock Histologischer Nachweis eines Übertritts oral aufgenommener Humin-säuren über die intestinale Mucosa von Ferkeln
Bachmann L, Leipzig Untersuchungen zum Tränkemanagement bei Kälberdiarrhoe: Veränderungen des Flüssigkeitshaushalts bei unterschiedlich getränkten gesunden Kälbern
Paduch JH, Haver-kamp H, Krömker V, Hannover Melkdiagnostische Untersuchungen zur Abschätzung des melkassozi-ierten Mastitisrisikos in Milchviehbeständen
Schlotter K, Jena Was leistet die bakteriologische Milchuntersuchung? – Ergebnisse aus 33 Thüringer Milchviehherden
Rozkot M, Opletal L, Lustykova, A, Danek P, Prag, Cz Alternative Methode zur Steigerung der Libido sexualis bei Ebern in einer Besamungsstation
Breuer J, Leipzig Peritonitis beim Pferd - Ursachen und prognostische Indikatoren
Dissertationen zu Klauentieren, MTK Leipzig, 1993 - 2011
Rinder - Stoffwechsel – Stoffwechselstörungen - Stoffwechselkontrolle
Teufel, Eva-Maria 1998 Verlaufsuntersuchungen zu Serum Amyloid A, L-Carnitin sowie aus-gewählten Stoffwechselparametern bei hochleistenden Milchkühen im peripartalen Zeitraum
Wilken, Hiltrud 2003 Endotoxin-Status und Antioxidative Kapazität sowie ausgewählte Stoffwechselparameter bei gesunden Milch- und Mutterkühen
Schröder, Nadine 2009 Zweijährige klinisch-chemische, hämatolo-gische und parasitologische Verlaufsuntersuchungen bei Mutterkühen dreier Rassen in der Elbaue
Zahn, Nadine 2006 Stoffwechseluntersuchung bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der Superoxid-Dismutase
Gieseler, Jörn 2010 Stoffwechseluntersuchungen bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der wasserlöslichen und fettlöslichen Antioxidantien
Habtemariam, Bekele 1997 Untersuchungen zur Bedeutung der postpartalen Leberverfettung beim Rind
Hiebl, Bernhard 2005 Untersuchungen zur Bedeutung erhöhter Bilirubin-Konzentrationen und Glutamat-dehydrogenase-Aktivitäten bei klinisch kranken Kühen
Kretzschmar, Anna Miriam 2008 Die Aktivität der -Glutamyltrans-ferase im Serum des Rindes eine retrospektive Studie
Jatzke, Nicole 2010 Untersuchungen zum peripartalen Energie-Fett-Stoffwechsel bei Färsen mit unterschiedlicher Aufzuchtintensität
Goerigk, Daniela 2011 Peripartaler Energie- und Fettstoffwechsel sowie Insulinsensitivität von Färsen bei unterschiedlicher Aufzucht-intensität
Zapfe, Luise 2010 mRNA-Expression von Genen des Fett- und Kohlenhydratstoffwechsels unterschiedlicher Fettlokalisationen bei Kühen
Setz, Marion 2000 Lipoprotein-Konzentrationen im Blutserum gesunder und kranker Kühe und Kälber
Petzold, Martin 1998 Leukozytäre alkalische Phosphatase – Referenzwerte und klinische Bezüge bei Rindern
Timm, Katrin 2007 Die alkalische Phosphatase und ihre Isoenzyme im Blutserum bei ver-schiedenen Krankheitsbildern des Rindes
Knyrim, Sylvio 1993 Untersuchungen zu Einflussfaktoren in vivo auf die Aktivität der alkalischen Phosphatase bei Wiederkäuern sowie deren diagnostische Relevanz
Riße, Robert 1994 Untersuchungen zur Aktivität von Pankreas-α-Amylase und Pankreas-Lipase in Blutplasma und Harn von Milchkühen
Pietsch, Heike 2010 Diagnostische Bedeutung der Plasmaviskosität und des Haptoglobins beim Rind
Rummer, Katrin 1998 Nierenfunktionsuntersuchung bei Kühen mit besonderer Berücksichtigung von Harnenzymen sowie der fraktio-nierten Elimination (FE) von Elektrolyten
Rinder - Stoffwechsel – Morbidität - Frühdiagnostik
Evertz, Christian 2006 Stoffwechseluntersuchungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum unter Berücksichtigung klinischer Erkrankungen
Hoops, Matthias 2007 Peripartaler Stoffwechsel und Morbidität bei Hochleistungskühen während eines Jahres
Hädrich, Gunter 2007 Untersuchungen zu der Entwicklung der Körperkondition, dem peripartalen Stoffwechsel und der Morbidität von Hochleistungskühen
Heckel, Franziska 2009 Peripartaler Stoffwechsel- und Gesundheits-status sowie Fruchtbarkeit bei unterschiedlichen Milchleistungen von Schwarzbunten Kühen
Andratsch, Magda-lena 2009 Untersuchungen zum Energie- und Proteinstoffwechsel sowie zur Fruchtbarkeit bei Milchrindern in Tirol
Schwartau, Katja 2011 Peripartale hämatologische und klinisch-chemische Blutscreenings zur Frühdiagnose der Produktionskrank-heiten Dislocatio abomasi, Gebär-parese, Retentio secundinarum und Mastitis
Jünger, Carina 2000 Untersuchungen zur Kaliumversorgung sowie deren Beziehung zu Gesundheits- und Leistungskriterien bei Milchkühen im Freistaat Sachsen
Dabbagh, Nader 1986 Subakute Butyratbelastung bei Rindern
Rinder - Prophylaxe, Therapie, Metaphylaxe
Bartmann, Jens 2002 Einfluss von Propylenglycol und Huminsäuren auf klinische und klinisch-chemische Daten von Milchkühen im peripartalen Zeitraum
Wittek, Kathleen 2002 Auswirkungen einer einmaligen Glucocorticoid-applikation im postpartalem Zeitraum beim Rind auf ausgewählte hämatologische, Stoff-wechsel- und immunologische Parameter
Arndt, Andreas 2004 Untersuchungen zur gesundheitsstabili-sierenden Wirkung von am ers-ten Tag post partum appliziertem Flunixin-Meglumin und Dexamethason bei Kühen
Schriever, Uta 2004 Untersuchung zum Drenchen am ersten Tag post partum bei Kühen und Färsen
Große-Uhlmann, Nora 2008 Stabilisierung des postpartalen Stoff-wechsels bei Kühen mit dem Energietrunk Rindavit®
Pevec, Till 2007 Dexamethason-21-isonicotinat als Begleittherapie bei Kühen mit Systemic Inflammatory Response Syndrome
Gengenbach, Sabine 2009 Wirkungen von Catosal® auf den Allgemeinzustand und den Stoffwechsel bei Kühen nach linksseitiger Dislocatio abomasi sowie bei Kühen im peripartalen Zeitraum
Arnold, Carina 2008 Analyse stoffwechselbedingter Fruchtbar-keitsstörungen bei Hochleis-tungskühen und deren Prophylaxe mittels konjugierter Linolsäure
Diepenbruck, Yasmin 2010 Einsatz von Menbuton und Dexame-thason-21-Isonicoinat zu Stoffwechsel- und Leistungsstabilisierung bei Milchkühen post partum
Rinder – Dislocatio abomasi
Müller, Uwe 1993 Untersuchungen über das Vorkommen und die Diagnostik der Labmagenverlagerung beim Rind
Poike, Andreas 2000 Epidemiologische Erhebungen zum Vorkommen von Labmagenverlagerungen beim Rind in ausgewählten Betrieben Mitteldeutschlands im Zeitraum 1989 – 1998
Thebille, Ellen 2007 Vorkommen und Ursachen der Dislocatio abomasi in den Regionen Münsterland und Paderborner Land
Zwengauer, Rainer 2010 Begleiterkrankungen bei Kühen mit Dislocatio abomasi unter besonderer Berücksichtigung der Peritonitis
Kastner, Annett 2002 Untersuchungen zum Fettstoffwechsel und Endotoxin-Metabolismus bei Milchkühen vor dem Auftreten der Dislocatio abomasi
Stertenbrink, Walter 2008 Dislocatio abomasi bei Schwarzbunten Kühen: Untersuchungen während der Trockenstehperiode sowie bis 14 Tage post partum
Citil, Mehmet
1999 Untersuchungen zur Carnitinkonzentration und zu weiteren biochemi-schen Parametern im Blutserum bei Milchkühen mit besonderer Berücksichtigung der Dislocatio abomasi und von Puerperalstörungen
Sattler, Tatjana 2001 Untersuchungen zum antioxidativen Status von Kühen mit Labmagenverlagerung
Dinges, Gregor 2004 Untersuchungen zum antioxidativen Status bei verschiedenen Formen der Dislocatio abomasi des Rindes im Blut der V. jugularis und der V. epigastrica
Willms, Anke 2008 Der Einfluss von Chlorpheniramin, Ascorbinsäure und Thiamin auf die klinische Rekonvaleszenz, die Labmagenentleerung und den antio-xidativen Status bei Kühen mit linksseitiger Labmagen-verlagerung
Tischer, Katja 2010 Einfluss von Erythromycin auf die Labmagenentleerung bei Kühen mit linksseitiger Labmagenverlagerung und Volvulus abomasi
Hassler, Andrea 2006 Spurenelement- und antioxidativer Status bei Kühen mit Dislocatio abomasi und anderen Krankheiten
Schreiber, Katja 2006 Der Xyloseresorptionstest bei gesunden und kranken Kühen
Gieseler, Tobias 2006 Einfluss von Flunixin-Meglumin und Neoancemin® auf die klinische Rekonvaleszenz, die Labmagenent-leerung und den antioxidativen Stoffwechsel bei Kühen mit linksseitiger Labmagenverlagerung
Körner, Imke 2007 Einfluss von Antioxidantien auf die Rekonva-leszenz, den antioxidativen Status und die Labmagenentleerung bei Kühen mit rechtsseitiger Labmagenverlagerung
Woko–Kobsch, Katalin Sahra 2010 Retrospektive Studie zu Rinderpatienten der Medizinischen Tierklinik Leipzig mit Exitus letalis zwischen 1990–2000 mit dem Schwerpunkt DA (Dislocatio abomasi)
Alkaassem, Ahmad 2009 Mykotoxinscreening (Deoxynivalenol, Zearalenon) in Futter, Blut, Milch und Galle bei Kühen mit Labmagen-verlagerung (LMV) und bei gesunden Kühen
Rinder - Gebärparese
Eckermann, Katja 2007 Stoffwechseluntersuchungen in der Trocken-stehperiode bei gesunden und post partum festliegenden Kühen
Siebenaller, Cora 2011 Untersuchungen zum peripartalen Festliegen bei Milchkühen in Mit-telgebirgsbetrieben
Hörügel, Uwe
1998 Wechselbeziehungen zwischen Säure-Basen- und Elektrolyt-Haushalt bei Milchkühen im peripartalen Zeitraum mit Hinblick auf die hypokalzämische Gebärparese
Schwarzer, Uta
1996 Untersuchungen zum Säure-Basen und Elektrolythaushalt bei Stuten unter besonderer Berücksichtigung der Säuren- und Basen-scheidung im Harn
Amin, Mohammed 1992 Einfluss unterschiedlicher Mineralstoff-versorgung auf die renale Netto-Säure-Basen-Ausscheidung (NSBA) bei Kühen
Bauerfeld, Jörg 2003 Untersuchungen zur Prophylaxe der Gebärparese bei Kühen durch Verfütterung anionenangereicherter Rationen in der Trockenstehperiode
Oetzel, Rüdiger 1998 Vergleichende Untersuchungen zum Einfluss der Calciumverbindung bzw. der Präparateformulierung auf die Resorption und Ausscheidung des Calciums sowie die Verträglichkeit oral zu verabreichender Calciumpräparate bei Kühen
Gebreselassie, Hailu 2010 Prophylaktische Wirkung zweimaliger oraler Calciumchlorid-Gaben gegen Gebärparese bei Kühen
Pichon, Susanne 2007 Analyse von Festliegerursachen bei Kühen – Eine Praxisstudie
Grabherr, Hildegard 2010 Einfluss von Zeolith A auf die Futteraufnahme, den Mineralstoff und Energiestoffwechsel im peripartalen Zeitraum sowie auf die Nährstoffverdaulichkeit bei Milchkühen
Rinder - Mastitis
Dübeler, Ingo 2006 Antioxidativer Status in Euterlymphe und Blut bei gesunden und kranken Kühen
Hagen, Jenny 2011 Antioxidative Kapazität, Haptoglobin und Tumorne-krosefaktor-α in der Euterlymphe und im Blut bei Kühen mit akuten Mastitiden
Rinder - Laminitis
Wilhelm, Katrin 2010 Die subklinische Klauenrehe beim Milchrind – thermographische Un-tersuchungen der Klaue und Beziehungen zum Energiestoffwechsel
Rinder - Klinikstatistik
Philipp, Anke 2011 Retrospektive Analyse der 1968 – 1999 behandelten Rinder an der Medizinischen Tierklinik
Kleine Wiederkäuer
Richter, Sabine 2000 Stoffwechseluntersuchungen bei Schafen ante und post partum unter besonderer Berücksichtigung von freien Endotoxinen und Glukosetoleranztests
El-Ebissy, Eman 2011 Beziehungen zwischen Stoffwechselpara-metern und TNFα in der peripartalen Periode bei Mutterschafen
Ottilie, Henry
2000 Einfluss von Propranolol auf den Fastenstoffwechsel des Schafes
Milas, Bianca 1998 Untersuchungen zum C- reaktiven Protein und anderen klinisch-chemischen sowie klinischen, hämatologischen und mikrobiologischen Parametern bei Schafen verschiedener Rassen mit respiratorischen Störungen im Jahresverlauf
von der Ruhren, Nadine 2004 Hämatologische und klinisch-chemische Verlaufsuntersuchungen an Schafen unterschiedlicher Rassen auf Rekultivierungsflächen (Bergbaufolgelandschaften)
Locher, Lena Franziska 2007 Untersuchungen zum antioxidativen Status bei Milchziegen im peripartalen Zeitraum
Werrmann,Mario 1996 Untersuchungen zur Hämatologie beim wachsenden Damwild
Schweine
Drechsel, Johanna 1981 Untersuchungen zum Verhalten der Parameter des Säure-Basen-Haushaltes beim anaphylaktischen Schock der Läuferschweine und bei der prophylaktischen Beeinflussung der Anaphylaxie durch ausgewählte Medikamente
Sellmann, Jessica 2011 Antioxidativer Status bei gesunden Sauen in Trächtigkeit und Laktati-on
Derkx, Sina 2008 Antioxidativer und Stoffwechselstatus bei Sauen im peripartalen Zeitraum unter besonderer Berücksichtigung des Mastitis Metritis Agalaktie Komplexes
On 7th and 8th October 2011, the 36th consecutive conference on \"laboratory diagnosis in herd health management\" (http://www.vetmed.uni-leipzig.de/ik/wmedizin/labor/laborfortbildung.htm)took place in Leipzig; this time with extended subjects as an international conference \"Prevention of herds and production diseases\".
The aim of the event was to bring together specialists from various disciplines that deal with the health and performance of farm animals, i.e. dealing mainly with cattle, pigs, sheep and poultry, in order to exchange the newest scientific findings on the livestock sector, and thus to contribute to animal friendly housing and welfare, to ensure sustainable animal health, to improve animal health protection, efficiency, quality and safety of animal products, and more profitable production.
With recognized experts as keynote speakers occupied, the various sections of this year\''s conference, were geared towards the prevention of the major causes of culling in cows:
• Fertility enhancement (Opsomer, Ghent, Bollwein, Hannover),
• Mastitis prophylaxis (Krömker, Hannover)
• Rumen stabilization (Gasteiner, Raumberg-Gumpenstein Karatzias, Thessaloniki)
• Abomasal displacement (Doll, Gießen, Grünberg, Utrecht),
• Stabilization of energy metabolism (Tönjes, Leipzig, Sauerwein, Bonn, Husvéth, Budapest)
• Milk fever prevention (Staufenbiel, Berlin, Wittek, Vienna) and
• Claw health (Mülling, Leipzig, Müller, Berlin).
A total of 24 presentations and 22 posters were complemented by contributions from long standing foreign partners from Brno, Budapest, Curitiba (Brazil), Ljubljana, Prague, Thessaloniki, Utrecht and West Lafayette (USA), and long standing domestic partners, as the Saxon State Institute for Agriculture, the State Control Association Saxony, the Agricultural University of Applied Sciences in Bernburg, the Thuringian Cattle Health Service and the III. Medical Clinic of Endocrinology, Leipzig. Some long-term participants of the conference series were also speakers from the Cattle Health Service Baden-Wuerttemberg and the State Office for Agriculture, Fisheries and Food Safety (LALLF) Mecklenburg Western Pomerania.
At the beginning of the meeting, a corresponding book was produced, containing 130-pages with abstracts and 150-pages with summaries of dissertations on hoofed claw animals of the Internal Medical Clinic, Leipzig, from 1993 to 2011.:Schusser GF, Leipzig Stellenwert der Prophylaxe in der tierärztlichen Arbeit
Fruchtbarkeitssteigerung
Opsomer G, Gent, Belgien Metabolische Beeinflussung der Fruchtbarkeit
Bollwein H, Hannover Puerperalstörungen und Fruchtbarkeits-störungen - wie hängt das zusammen?
Albanat WA, Hüller A, Köller G, Einspa-nier A. Gottschalk J, Leipzig Zusammenhang zwischen Geburtsverlauf und stoffwechselrelevanter Parameter bei Milchkühen und Färsen
Biermayer W, Ludwigsburg Trächtigkeitsdiagnostik leicht gemacht
Troescher A, Limbur-gerhof Einfluss von CLA auf die Fruchtbar-keitsleistung
Husvéth F, Gaál, T, Elek P, Karcagi R, Budapest, Ungarn, Perth, Australien Effekte verschiedener Supplementationen (geschützte Fette, Cholin und Konjugierte Linolensäure) auf metabolische Leber- und Blutparameter bei Milchkühen und Schafen
Mastitisprophylaxe
Krömker V, Hannover Strategische Konzepte zur Prophylaxe von Mastitiden auf Herdenebe-ne
Karatzias H, Thessaloniki, Griechenland Zeolith in Prophylaxe und Therapie innerer Krankheiten
Ježek J, Ljubljana Methoden zur Überprüfung der Kolostrumver-sorgung der Kälber
Pansenstabilisierung
Gasteiner J , Raumberg-Gumpenstein, Österreich Erfahrungen zum Einsatz einer intraruminalen pH-Messeinheit auf intensiven Milchviehbetrieben
Kühnert M, Haufe S, Leipzig, Weinböhla Was leisten Huminsäuren?
Krüger M, Göcke M, Neuhaus J, Shehate M, Große-Herrenthey A, Klimke, K, Schrödl, W Effekte einer kombinierten polyclostridiellen und Clostridium botulinum Typ CD-Impfung auf den Nachweis des Erregers und seiner Toxine im Kot von an chronischem Botulismus erkrankten Kühen und Jungrindern
Seemann G, Stuttgart Blutbilder und biochemische Untersu-chungsergebnisse von Kühen mit Verdacht auf viszeralen Botulismus
Ollhoff D, Parana, Brasilien Das FAMACHA System zur Parasitenkontrolle bei kleinen Wiederkäuern
Labmagenverlagerung – Ätiologie – Therapieoptimierung
Doll K, Gießen Labmagenverlagerung - wo stehen wir heute?
Grünberg, W, Utrecht, Niederlande Hypokaliämie bei Milchrindern mit Labmagenverlagerung oder abomasalem Volvulus
Leonhard-Marek S, Hannover Beziehungen zwischen Kalium, Glucose und Labmagenmotorik
Goerigk D, Leipzig Dislocatio abomasi – und was kommt danach?
Rademacher G, Metz-ner M, Wieland M, Klee W, München Gehäuftes Auftreten von Leberschäden bei jungen Kälbern
Stabilisierung des Energiestoffwechsels
Tönjes A, Leipzig Humane Adipositas - Ätiologie und Konsequenzen
Sauerwein H, Bonn Metabolisches Syndrom beim Rind? Aktueller Stand
Aschenbach JR, Berlin Glucoseresorption bei Milchkühen als Ausweg aus der metabolischen Krise?
Jäkel L, Arnstadt Negative Energiebilanz – künftige Lösungsansätze
Siebert W, Jena Stoffwechselsituation in Thüringer Milchviehbeständen
Pache S, Köllitsch Sensortechnik zur Fruchtbarkeits- und Gesund-heitsüberwachung der Milchkuh
Zoche V, Lichtenwal-de fm-Milch Tiergesundheit – ein Monitoring-instrument für Milcher-zeugerbetriebe in Sachsen
Zieger P, Berlin Der HerdScan - Kommunikation zwischen Tierarzt und Landwirt
Scholz H, Engelhard T, Bernburg; Iden NSBA im Harn und DCAB der Ration
Sattler T, Leipzig Antioxidantien bei Rind (und Schwein) - von der Geburt bis zum Exitus letalis\"
Schmoll F, Wien, Österreich Blue tongue virus - ein kleiner Labor-fehler mit weitreichenden Konse-quenzen
Donat K, Jena Kälberverluste in 150 Thüringer Milchviehbeständen: Prävalenz viraler Pneumonieerreger und Einfluss von Haltungs-bedingungen
Gebärpareseverhütung
Staufenbiel R, Berlin Strategische Konzepte der Gebärparese-prophylaxe
Wittek T, Glasgow, UK Gebärparese - warum erkranken ältere Kühe?
Pichon S, Röthenbach a.d.Peg. Neue Bausteine zur Gebärparese
Müller A, Ludwigsburg Mangan - die Situation beim Pferd und Rind
Wolf C, Rostock Spurenelemente und ihre Transport- bzw. Funktions-Systeme
Stoebe S, Müller A, Coenen M, Vervuert I, Leipzig Selenversorgung beim Damwild in Gehegehaltung.
Klauengesundheit
Mülling C, Leipzig Klauen- und Hufrehe: Gemeinsamkeiten und Differenzen
Müller K, Berlin Messen ist Wissen - Erfassung und Interpretation von Daten zur Klauengesundheit
Rehage J, Hannover Wie lässt sich die Herdenprävalenz von Lahmheiten rasch senken?
Wilhelm K, Leipzig Frühdiagnostik der Laminitis mit Thermografie?
Kreher M, Bad Liebenwerda Klauenerkrankungen als Bestandsproblem: prophylaktische Erfahrungen
Poster
Fürll C, Hoffmann Th, Schemel H, Potsdam Verfahrenstechnische Grundlagen für das optimale Verdichten beim Einlagern von Siliergut in Horizontalsilos
Hoedtke S, Söffing R, Pieper B, Zeyner A, Rostock Bildung biogener Amine in Grassilagen bei alleiniger oder kombinierter Applikation eines biologischen und chemischen Siliermittels
Pichler M, Iwersen M, Gasteiner J, Drillich M, Wien, Österreich Beurteilung eines elektronischen Schnelltestgerätes zur tier- und zeitnahen Bestimmung der BHB-Konzentration beim Schaf
Muth M, Martin R, Mansfeld R, München Beziehungen zwischen peripartal gemessenen Fettsäurekonzentrationen im Blut und postpartalen Gebärmuttererkrankungen bei Milchkü-hen
Locher LF; Meyer N, Weber EM, Rehage J, Meyer U, Daenicke S, Huber S, Hannover, Braunschweig Proteinexpression und Phosphorylierung der hormonsensitiven Lipase (HSL) im Fettgewebe bei Milchkühen im peripartalen Zeitraum
Haarstrich D, Kusenda M, Piechotta M, Meyer U, Pappritz J, Flachowsky G, Dänicke S, Rehage J, Hanno-ver, Braunschweig Evaluierung von Ersatzkennzahlen für die Beurteilung der Insulinsen-sitivität anhand von Mittelwerten des hyperinsulinämischen-euglyk-ämischen Glucoseclamptests bei Milchkühen
Rehage J, Starke A, Haarstrich D, Piechotta M, Meyer U, Pappritz J, Flachowsky G, Dänicke S, Hannover, Braunschweig Untersuchungen zur Induktion der Insulinresistenz bei Milchkühen nach CLA Supplemen-tation
Starke A, Wussow K, Matthies L, Kusenda M, Busche R, Haudum A, Beineke A, Pfarrer C, Rehage J, Hannover, Braunschweig Minimalinvasive Katheterisierung der V. portae, V. hepatica, V. me-senterialis cranialis und A. abdominalis zur quantitativen Bestimmung des Leberstoffwechsels bei Milchkühen
Starke A, Wussow K, Matthies L, Kusenda M, Haudum A, Busche R, Beyerbach M, Pie-chotta M, Hammon HM, Rehage J, Hannover, Dummerstorf Effekte der Applikation einer Einzeldosis Dexamethason auf den hepatischen Blutfluss und die hepatische Nettoglucosepro-duktion bei Milchkühen
Arndt K, Mayer H, Raab L, Fürll M, Leipzig, Pinneberg; Ludwigsburg Effekte oraler Aufnahme von Tirsana 1312 auf die Vitamin-B12- und Co-Konzentrationen im Blut bei Kühen
Steininger K, Herr M, Mayer M, Parsberg-D, Waldneukirchen-A Höhere Grundfutteraufnahme und Gesundheitsstabilisierung durch den \"Futter Butler“
Kaske M, Schulte H, Koch A, Hannover Bedeutung subklinischer Hypocalcämien für den Geburtsverlauf von HF-Kühen - eine Feldstudie.
Illek J, Kumprechtová D, Kudrna V, Brno, Prag, Cz The effect of supplementation of selenium from organic and inorganic sources on the occurence of mastitis and somatic cell counts in milk of Holstein cows
Urubschurov V, Janc-zyk P, Souffrant WB, Freyer G, Zeyner A, Rostock Entwicklung der Darmmikroben bei Ferkeln um den Zeitpunkt des Absetzens mit besonderer Berücksichtigung von Hefen
Janczyk P, Reichetanz A, Büsing K, Souffrant WB, Zeyner A, Rostock Bakterielle Diversität in RUSITEC Fermenterinhalten unter physiolo-gischen und azidotischen Bedingungen
Büsing K, Harmeyer J, Markuske, KD, Zeyner A, Rostock Histologischer Nachweis eines Übertritts oral aufgenommener Humin-säuren über die intestinale Mucosa von Ferkeln
Bachmann L, Leipzig Untersuchungen zum Tränkemanagement bei Kälberdiarrhoe: Veränderungen des Flüssigkeitshaushalts bei unterschiedlich getränkten gesunden Kälbern
Paduch JH, Haver-kamp H, Krömker V, Hannover Melkdiagnostische Untersuchungen zur Abschätzung des melkassozi-ierten Mastitisrisikos in Milchviehbeständen
Schlotter K, Jena Was leistet die bakteriologische Milchuntersuchung? – Ergebnisse aus 33 Thüringer Milchviehherden
Rozkot M, Opletal L, Lustykova, A, Danek P, Prag, Cz Alternative Methode zur Steigerung der Libido sexualis bei Ebern in einer Besamungsstation
Breuer J, Leipzig Peritonitis beim Pferd - Ursachen und prognostische Indikatoren
Dissertationen zu Klauentieren, MTK Leipzig, 1993 - 2011
Rinder - Stoffwechsel – Stoffwechselstörungen - Stoffwechselkontrolle
Teufel, Eva-Maria 1998 Verlaufsuntersuchungen zu Serum Amyloid A, L-Carnitin sowie aus-gewählten Stoffwechselparametern bei hochleistenden Milchkühen im peripartalen Zeitraum
Wilken, Hiltrud 2003 Endotoxin-Status und Antioxidative Kapazität sowie ausgewählte Stoffwechselparameter bei gesunden Milch- und Mutterkühen
Schröder, Nadine 2009 Zweijährige klinisch-chemische, hämatolo-gische und parasitologische Verlaufsuntersuchungen bei Mutterkühen dreier Rassen in der Elbaue
Zahn, Nadine 2006 Stoffwechseluntersuchung bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der Superoxid-Dismutase
Gieseler, Jörn 2010 Stoffwechseluntersuchungen bei klinisch gesunden Kühen unter besonderer Berücksichtigung der wasserlöslichen und fettlöslichen Antioxidantien
Habtemariam, Bekele 1997 Untersuchungen zur Bedeutung der postpartalen Leberverfettung beim Rind
Hiebl, Bernhard 2005 Untersuchungen zur Bedeutung erhöhter Bilirubin-Konzentrationen und Glutamat-dehydrogenase-Aktivitäten bei klinisch kranken Kühen
Kretzschmar, Anna Miriam 2008 Die Aktivität der -Glutamyltrans-ferase im Serum des Rindes eine retrospektive Studie
Jatzke, Nicole 2010 Untersuchungen zum peripartalen Energie-Fett-Stoffwechsel bei Färsen mit unterschiedlicher Aufzuchtintensität
Goerigk, Daniela 2011 Peripartaler Energie- und Fettstoffwechsel sowie Insulinsensitivität von Färsen bei unterschiedlicher Aufzucht-intensität
Zapfe, Luise 2010 mRNA-Expression von Genen des Fett- und Kohlenhydratstoffwechsels unterschiedlicher Fettlokalisationen bei Kühen
Setz, Marion 2000 Lipoprotein-Konzentrationen im Blutserum gesunder und kranker Kühe und Kälber
Petzold, Martin 1998 Leukozytäre alkalische Phosphatase – Referenzwerte und klinische Bezüge bei Rindern
Timm, Katrin 2007 Die alkalische Phosphatase und ihre Isoenzyme im Blutserum bei ver-schiedenen Krankheitsbildern des Rindes
Knyrim, Sylvio 1993 Untersuchungen zu Einflussfaktoren in vivo auf die Aktivität der alkalischen Phosphatase bei Wiederkäuern sowie deren diagnostische Relevanz
Riße, Robert 1994 Untersuchungen zur Aktivität von Pankreas-α-Amylase und Pankreas-Lipase in Blutplasma und Harn von Milchkühen
Pietsch, Heike 2010 Diagnostische Bedeutung der Plasmaviskosität und des Haptoglobins beim Rind
Rummer, Katrin 1998 Nierenfunktionsuntersuchung bei Kühen mit besonderer Berücksichtigung von Harnenzymen sowie der fraktio-nierten Elimination (FE) von Elektrolyten
Rinder - Stoffwechsel – Morbidität - Frühdiagnostik
Evertz, Christian 2006 Stoffwechseluntersuchungen bei Hochleistungskühen im peripartalen Zeitraum unter Berücksichtigung klinischer Erkrankungen
Hoops, Matthias 2007 Peripartaler Stoffwechsel und Morbidität bei Hochleistungskühen während eines Jahres
Hädrich, Gunter 2007 Untersuchungen zu der Entwicklung der Körperkondition, dem peripartalen Stoffwechsel und der Morbidität von Hochleistungskühen
Heckel, Franziska 2009 Peripartaler Stoffwechsel- und Gesundheits-status sowie Fruchtbarkeit bei unterschiedlichen Milchleistungen von Schwarzbunten Kühen
Andratsch, Magda-lena 2009 Untersuchungen zum Energie- und Proteinstoffwechsel sowie zur Fruchtbarkeit bei Milchrindern in Tirol
Schwartau, Katja 2011 Peripartale hämatologische und klinisch-chemische Blutscreenings zur Frühdiagnose der Produktionskrank-heiten Dislocatio abomasi, Gebär-parese, Retentio secundinarum und Mastitis
Jünger, Carina 2000 Untersuchungen zur Kaliumversorgung sowie deren Beziehung zu Gesundheits- und Leistungskriterien bei Milchkühen im Freistaat Sachsen
Dabbagh, Nader 1986 Subakute Butyratbelastung bei Rindern
Rinder - Prophylaxe, Therapie, Metaphylaxe
Bartmann, Jens 2002 Einfluss von Propylenglycol und Huminsäuren auf klinische und klinisch-chemische Daten von Milchkühen im peripartalen Zeitraum
Wittek, Kathleen 2002 Auswirkungen einer einmaligen Glucocorticoid-applikation im postpartalem Zeitraum beim Rind auf ausgewählte hämatologische, Stoff-wechsel- und immunologische Parameter
Arndt, Andreas 2004 Untersuchungen zur gesundheitsstabili-sierenden Wirkung von am ers-ten Tag post partum appliziertem Flunixin-Meglumin und Dexamethason bei Kühen
Schriever, Uta 2004 Untersuchung zum Drenchen am ersten Tag post partum bei Kühen und Färsen
Große-Uhlmann, Nora 2008 Stabilisierung des postpartalen Stoff-wechsels bei Kühen mit dem Energietrunk Rindavit®
Pevec, Till 2007 Dexamethason-21-isonicotinat als Begleittherapie bei Kühen mit Systemic Inflammatory Response Syndrome
Gengenbach, Sabine 2009 Wirkungen von Catosal® auf den Allgemeinzustand und den Stoffwechsel bei Kühen nach linksseitiger Dislocatio abomasi sowie bei Kühen im peripartalen Zeitraum
Arnold, Carina 2008 Analyse stoffwechselbedingter Fruchtbar-keitsstörungen bei Hochleis-tungskühen und deren Prophylaxe mittels konjugierter Linolsäure
Diepenbruck, Yasmin 2010 Einsatz von Menbuton und Dexame-thason-21-Isonicoinat zu Stoffwechsel- und Leistungsstabilisierung bei Milchkühen post partum
Rinder – Dislocatio abomasi
Müller, Uwe 1993 Untersuchungen über das Vorkommen und die Diagnostik der Labmagenverlagerung beim Rind
Poike, Andreas 2000 Epidemiologische Erhebungen zum Vorkommen von Labmagenverlagerungen beim Rind in ausgewählten Betrieben Mitteldeutschlands im Zeitraum 1989 – 1998
Thebille, Ellen 2007 Vorkommen und Ursachen der Dislocatio abomasi in den Regionen Münsterland und Paderborner Land
Zwengauer, Rainer 2010 Begleiterkrankungen bei Kühen mit Dislocatio abomasi unter besonderer Berücksichtigung der Peritonitis
Kastner, Annett 2002 Untersuchungen zum Fettstoffwechsel und Endotoxin-Metabolismus bei Milchkühen vor dem Auftreten der Dislocatio abomasi
Stertenbrink, Walter 2008 Dislocatio abomasi bei Schwarzbunten Kühen: Untersuchungen während der Trockenstehperiode sowie bis 14 Tage post partum
Citil, Mehmet
1999 Untersuchungen zur Carnitinkonzentration und zu weiteren biochemi-schen Parametern im Blutserum bei Milchkühen mit besonderer Berücksichtigung der Dislocatio abomasi und von Puerperalstörungen
Sattler, Tatjana 2001 Untersuchungen zum antioxidativen Status von Kühen mit Labmagenverlagerung
Dinges, Gregor 2004 Untersuchungen zum antioxidativen Status bei verschiedenen Formen der Dislocatio abomasi des Rindes im Blut der V. jugularis und der V. epigastrica
Willms, Anke 2008 Der Einfluss von Chlorpheniramin, Ascorbinsäure und Thiamin auf die klinische Rekonvaleszenz, die Labmagenentleerung und den antio-xidativen Status bei Kühen mit linksseitiger Labmagen-verlagerung
Tischer, Katja 2010 Einfluss von Erythromycin auf die Labmagenentleerung bei Kühen mit linksseitiger Labmagenverlagerung und Volvulus abomasi
Hassler, Andrea 2006 Spurenelement- und antioxidativer Status bei Kühen mit Dislocatio abomasi und anderen Krankheiten
Schreiber, Katja 2006 Der Xyloseresorptionstest bei gesunden und kranken Kühen
Gieseler, Tobias 2006 Einfluss von Flunixin-Meglumin und Neoancemin® auf die klinische Rekonvaleszenz, die Labmagenent-leerung und den antioxidativen Stoffwechsel bei Kühen mit linksseitiger Labmagenverlagerung
Körner, Imke 2007 Einfluss von Antioxidantien auf die Rekonva-leszenz, den antioxidativen Status und die Labmagenentleerung bei Kühen mit rechtsseitiger Labmagenverlagerung
Woko–Kobsch, Katalin Sahra 2010 Retrospektive Studie zu Rinderpatienten der Medizinischen Tierklinik Leipzig mit Exitus letalis zwischen 1990–2000 mit dem Schwerpunkt DA (Dislocatio abomasi)
Alkaassem, Ahmad 2009 Mykotoxinscreening (Deoxynivalenol, Zearalenon) in Futter, Blut, Milch und Galle bei Kühen mit Labmagen-verlagerung (LMV) und bei gesunden Kühen
Rinder - Gebärparese
Eckermann, Katja 2007 Stoffwechseluntersuchungen in der Trocken-stehperiode bei gesunden und post partum festliegenden Kühen
Siebenaller, Cora 2011 Untersuchungen zum peripartalen Festliegen bei Milchkühen in Mit-telgebirgsbetrieben
Hörügel, Uwe
1998 Wechselbeziehungen zwischen Säure-Basen- und Elektrolyt-Haushalt bei Milchkühen im peripartalen Zeitraum mit Hinblick auf die hypokalzämische Gebärparese
Schwarzer, Uta
1996 Untersuchungen zum Säure-Basen und Elektrolythaushalt bei Stuten unter besonderer Berücksichtigung der Säuren- und Basen-scheidung im Harn
Amin, Mohammed 1992 Einfluss unterschiedlicher Mineralstoff-versorgung auf die renale Netto-Säure-Basen-Ausscheidung (NSBA) bei Kühen
Bauerfeld, Jörg 2003 Untersuchungen zur Prophylaxe der Gebärparese bei Kühen durch Verfütterung anionenangereicherter Rationen in der Trockenstehperiode
Oetzel, Rüdiger 1998 Vergleichende Untersuchungen zum Einfluss der Calciumverbindung bzw. der Präparateformulierung auf die Resorption und Ausscheidung des Calciums sowie die Verträglichkeit oral zu verabreichender Calciumpräparate bei Kühen
Gebreselassie, Hailu 2010 Prophylaktische Wirkung zweimaliger oraler Calciumchlorid-Gaben gegen Gebärparese bei Kühen
Pichon, Susanne 2007 Analyse von Festliegerursachen bei Kühen – Eine Praxisstudie
Grabherr, Hildegard 2010 Einfluss von Zeolith A auf die Futteraufnahme, den Mineralstoff und Energiestoffwechsel im peripartalen Zeitraum sowie auf die Nährstoffverdaulichkeit bei Milchkühen
Rinder - Mastitis
Dübeler, Ingo 2006 Antioxidativer Status in Euterlymphe und Blut bei gesunden und kranken Kühen
Hagen, Jenny 2011 Antioxidative Kapazität, Haptoglobin und Tumorne-krosefaktor-α in der Euterlymphe und im Blut bei Kühen mit akuten Mastitiden
Rinder - Laminitis
Wilhelm, Katrin 2010 Die subklinische Klauenrehe beim Milchrind – thermographische Un-tersuchungen der Klaue und Beziehungen zum Energiestoffwechsel
Rinder - Klinikstatistik
Philipp, Anke 2011 Retrospektive Analyse der 1968 – 1999 behandelten Rinder an der Medizinischen Tierklinik
Kleine Wiederkäuer
Richter, Sabine 2000 Stoffwechseluntersuchungen bei Schafen ante und post partum unter besonderer Berücksichtigung von freien Endotoxinen und Glukosetoleranztests
El-Ebissy, Eman 2011 Beziehungen zwischen Stoffwechselpara-metern und TNFα in der peripartalen Periode bei Mutterschafen
Ottilie, Henry
2000 Einfluss von Propranolol auf den Fastenstoffwechsel des Schafes
Milas, Bianca 1998 Untersuchungen zum C- reaktiven Protein und anderen klinisch-chemischen sowie klinischen, hämatologischen und mikrobiologischen Parametern bei Schafen verschiedener Rassen mit respiratorischen Störungen im Jahresverlauf
von der Ruhren, Nadine 2004 Hämatologische und klinisch-chemische Verlaufsuntersuchungen an Schafen unterschiedlicher Rassen auf Rekultivierungsflächen (Bergbaufolgelandschaften)
Locher, Lena Franziska 2007 Untersuchungen zum antioxidativen Status bei Milchziegen im peripartalen Zeitraum
Werrmann,Mario 1996 Untersuchungen zur Hämatologie beim wachsenden Damwild
Schweine
Drechsel, Johanna 1981 Untersuchungen zum Verhalten der Parameter des Säure-Basen-Haushaltes beim anaphylaktischen Schock der Läuferschweine und bei der prophylaktischen Beeinflussung der Anaphylaxie durch ausgewählte Medikamente
Sellmann, Jessica 2011 Antioxidativer Status bei gesunden Sauen in Trächtigkeit und Laktati-on
Derkx, Sina 2008 Antioxidativer und Stoffwechselstatus bei Sauen im peripartalen Zeitraum unter besonderer Berücksichtigung des Mastitis Metritis Agalaktie Komplexes
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ddc:500
Rinder; Pruduktionskrankheiten; Mastitis Prophylaxe; Energiestoffwechsel; Labmagenverlagerung; Gebärparese; Klauenkrankheiten
Rinder, Produktionskrankheiten, Mastitis Prophylaxe, Energiestoffwechsel, Labmagenverlagerung, Gebärparese, Klauenkrankheiten
Cattle, production diseases, fertility, Mastitis prophylaxis, energy metabolism, abomasal displacement, Milk fever, claw diseases
Fürll, Manfred
Universität Leipzig
2012-07-03
2011
Merkur Druckerei Leipzig
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2021-03-29T08:20:19Z
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doc-type:Text
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openaire
Information Geometry and the Wright-Fisher model of Mathematical Population Genetics
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-90508
eng
My thesis addresses a systematic approach to stochastic models in population genetics; in particular, the Wright-Fisher models affected only by the random genetic drift. I used various mathematical methods such as Probability, PDE, and Geometry to answer an important question: \"How do genetic change factors (random genetic drift, selection, mutation, migration, random environment, etc.) affect the behavior of gene frequencies or genotype frequencies in generations?”.
In a Hardy-Weinberg model, the Mendelian population model of a very large number of individuals without genetic change factors, the answer is simple by the Hardy-Weinberg principle: gene frequencies remain unchanged from generation to generation, and genotype frequencies from the second generation onward remain also unchanged from generation to generation.
With directional genetic change factors (selection, mutation, migration), we will have a deterministic dynamics of gene frequencies, which has been studied rather in detail. With non-directional genetic change factors (random genetic drift, random environment), we will have a stochastic dynamics of gene frequencies, which has been studied with much more interests. A combination of these factors has also been considered.
We consider a monoecious diploid population of fixed size N with n + 1 possible alleles at a given locus A, and assume that the evolution of population was only affected by the random genetic drift. The question is that what the behavior of the distribution of relative frequencies of alleles in time and its stochastic quantities are.
When N is large enough, we can approximate this discrete Markov chain to a continuous Markov with the same characteristics. In 1931, Kolmogorov first introduced a nice relation between a continuous Markov process and diffusion equations. These equations called the (backward/forward) Kolmogorov equations which have been first applied in population genetics in 1945 by Wright.
Note that these equations are singular parabolic equations (diffusion coefficients vanish on boundary). To solve them, we use generalized hypergeometric functions. To know more about what will happen after the first exit time, or more general, the behavior of whole process, in joint work with J. Hofrichter, we define the global solution by moment conditions; calculate the component solutions by boundary flux method and combinatorics method.
One interesting property is that some statistical quantities of interest are solutions of a singular elliptic second order linear equation with discontinuous (or incomplete) boundary values. A lot of papers, textbooks have used this property to find those quantities. However, the uniqueness of these problems has not been proved. Littler, in his PhD thesis in 1975, took up the uniqueness problem but his proof, in my view, is not rigorous. In joint work with J. Hofrichter, we showed two different ways to prove the uniqueness rigorously. The first way is the approximation method. The second way is the blow-up method which is conducted by J. Hofrichter.
By applying the Information Geometry, which was first introduced by Amari in 1985, we see that the local state space is an Einstein space, and also a dually flat manifold with the Fisher metric; the differential operator of the Kolmogorov equation is the affine Laplacian which can be represented in various coordinates and on various spaces. Dynamics on the whole state space explains some biological phenomena.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Zufällige genetische Drift, Wright-Fisher-Modelle, Fokker-Planck-Gleichungen, Kolmogorov-Gleichungen, Laplace-Operatoren affine, exakte Lösungen, hierarchische Lösungen, Informations-Geometrie.
Random genetic drift, Wright-Fisher models, Fokker-Planck equations, Kolmogorov equations, a ffine Laplacian operators, exact solutions, hierarchical solutions, Information Geometry.
Tran, Tat Dat
Jost, Jürgen
Amari, Shun-ichi
Universität Leipzig
2012-07-31
2012-04-10
2012-07-04
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-27T15:22:32Z
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doc-type:Text
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openaire
Heuschrecken, Fangschrecken, Schaben und Ohrwürmer: Rote Liste und Artenliste Sachsens
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-68950
357316738
ger
Intensive Flächennutzung und Veränderungen von Klima und Standortbedingungen haben dazu geführt, dass mittlerweile 25 von 65 heimischen Heuschrecken-, Fangschrecken-, Schaben- und Ohrwurmarten als gefährdet oder ausgestorben gelten.
Die Rote Liste enthält eine Artenliste und gibt einen Überblick über die Gefährdungssituation der einzelnen Arten. Bewertet werden Bestandssituation und der Bestandstrend.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Artenschutz
Protection of Species
Klaus, Dietmar
Matzke, Danilo
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2011-06-14
2010
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2021-03-29T08:22:44Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:500
openaire
Stochastic Tree Models for Macroevolution: Development, Validation and Application
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-96504
eng
Phylogenetic trees capture the relationships between species and can be investigated by morphological and/or molecular data. When focusing on macroevolution, one considers the large-scale history of life with evolutionary changes affecting a single species of the entire clade leading to the enormous diversity of species obtained today. One major problem of biology is the explanation of this biodiversity. Therefore, one may ask which kind of macroevolutionary processes have given rise to observable tree shapes or patterns of species distribution which refers to the appearance of branching orders and time periods. Thus, with an increasing number of known species in the context of phylogenetic studies, testing hypotheses about evolution by analyzing the tree shape of the resulting phylogenetic trees became matter of particular interest. The attention of using those reconstructed phylogenies for studying evolutionary processes increased during the last decades. Many paleontologists (Raup et al., 1973; Gould et al., 1977; Gilinsky and Good, 1989; Nee, 2004) tried to describe such patterns of macroevolution by using models for growing trees. Those models describe stochastic processes to generate phylogenetic trees. Yule (1925) was the first who introduced such a model, the Equal Rate Markov (ERM) model, in the context of biological branching based on a continuous-time, uneven branching process. In the last decades, further dynamical models were proposed (Yule, 1925; Aldous, 1996; Nee, 2006; Rosen, 1978; Ford, 2005; Hernández-García et al., 2010) to address the investigation of tree shapes and hence, capture the rules of macroevolutionary forces. A common model, is the Aldous\\\'' Branching (AB) model, which is known for generating trees with a similar structure of \\\"real\\\" trees. To infer those macroevolutionary forces structures, estimated trees are analyzed and compared to simulated trees generated by models. There are a few drawbacks on recent models such as a missing biological motivation or the generated tree shape does not fit well to one observed in empirical trees.
The central aim of this thesis is the development and study of new biologically motivated approaches which might help to better understand or even discover biological forces which lead to the huge diversity of organisms.
The first approach, called age model, can be defined as a stochastic procedure which describes the growth of binary trees by an iterative stochastic attachment of leaves, similar to the ERM model. At difference with the latter, the branching rate at each clade is no longer constant, but decreasing in time, i.e., with the age. Thus, species involved in recent speciation events have a tendency to speciate again. The second introduced model, is a branching process which mimics the evolution of species driven by innovations. The process involves a separation of time scales. Rare innovation events trigger rapid cascades of diversification where a feature combines with previously existing features. The model is called innovation model. Three data sets of estimated phylogenetic trees are used to analyze and compare the produced tree shape of the new growth models. A tree shape statistic considering a variety of imbalance measurements is performed. Results show that simulated trees of both growth models fit well to the tree shape observed in real trees. In a further study, a likelihood analysis is performed in order to rank models with respect to their ability to explain observed tree shapes. Results show that the likelihoods of the age model and the AB model are clearly correlated under the trees in the databases when considering small and medium-sized trees with up to 19 leaves. For a data set, representing of phylogenetic trees of protein families, the age model outperforms the AB model. But for another data set, representing phylogenetic trees of species, the AB model performs slightly better. To support this observation a further analysis using larger trees is necessary. But an exact computation of likelihoods for large trees implies a huge computational effort. Therefore, an efficient method for likelihood estimation is proposed and compared to the estimation using a naive sampling strategy. Nevertheless, both models describe the tree generation process in a way which is easy to interpret biologically.
Another interesting field of research in biology is the coevolution between species. This is the interaction of species across groups such that the evolution of a species from one group can be triggered by a species from another group. Most prominent examples are systems of host species and their associated parasites. One problem is the reconciliation of the common history of both groups of species and to predict the associations between ancestral hosts and their parasites. To solve this problem some algorithmic methods have been developed in recent years. But only a few host parasite systems have been analyzed in sufficient detail which makes an evaluation of these methods complex. Within the scope of coevolution, the proposed age model is applied to the generation of cophylogenies to evaluate such host parasite reconciliation methods.
The presented age model as well as the innovation model produce tree shapes which are similar to obtained tree structures of estimated trees. Both models describe an evolutionary dynamics and might provide a further opportunity to infer macroevolutionary processes which lead to the biodiversity which can be obtained today. Furthermore with the application of the age model in the context of coevolution by generating a useful benchmark set of cophylogenies is a first step towards systematic studies on evaluating reconciliation methods.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Makroevolution, phylogenetischer Baum, Verzweigungsmodell, Unbalanciertheit, Colless index, cherry Verteilung, Coevolution
macroevolution, phylogenetic tree, branching model, imbalance, depth scaling, Colless index, cherry distribution, coevolution
Keller-Schmidt, Stephanie
Stadler, Peter F.
Klemm, Konstantin
Kaski, Kimmo
Leipzig
2012-09-24
2012-08-03
2012-06-09
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:22:49Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Perturbations in Boolean Networks
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-96825
eng
Boolean networks are coarse-grained models of the regulatory dynamics that controls the survival and proliferation of a living cell. The dynamics is time- and state-discrete. This Boolean abstraction assumes that small differences in concentration levels are irrelevant; and the binary distinction of a low or a high concentration of each biomolecule is sufficient to capture the dynamics. In this work, we briefly introduce the gene regulatory models, where with the advent of system-specific Boolean models, new conceptual questions and analytical and numerical challenges arise. In particular, the response of the system to external intervention presents a novel area of research.
Thus first we investigate how to quantify a node\\\''s individual impact on dynamics in a more detailed manner than an averaging against all eligible perturbations. Since each node now represents a specific biochemical entity, it is the subject of our interest. The prediction of nodes\\\'' dynamical impacts from the model may be compared to the empirical data from biological experiments.
Then we develop a hybrid model that incorporates both continuous and discrete random Boolean networks to compare the reaction of the dynamics against small as well as flip perturbations in different regimes. We show that the chaotic behaviour disappears in high sensitive Boolean ensembles with respect to continuous small fluctuations in contrast to the flipping.
Finally, we discuss the role of distributing delays in stabilizing of the Boolean dynamics against noise. These studies are expected to trigger additional experiments and lead to improvement of models in gene regulatory dynamics.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Boolean Networks, Gene Regulatory Dynamics, stability, Fluctuation phenomena, noise, centrality
Boolean Networks, Gene Regulatory Dynamics, stability, Fluctuation phenomena, noise, centrality
Ghanbarnejad, Fakhteh
Stadler, Peter F.
Yli-Harja, Olli
Universität Leipzig
2012-09-27
2012-08-05
2012-09-14
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11664
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oai:qucosa:de:qucosa:11665
2021-03-29T08:22:50Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Development and Evaluation of Data Processing Techniques in Magnetoencephalography
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-96832
eng
With MEG, the tiny magnetic fields produced by neuronal currents within the brain can be measured completely non-invasively. But the signals are very small (~100 fT) and often obscured by spontaneous brain activity and external noise. So, a recurrent issue in MEG data analysis is the identification and elimination of this unwanted interference within the recordings. Various strategies exist to meet this purpose. In this thesis, two of these strategies are scrutinized in detail.
The first is the commonly used procedure of averaging over trials which is a successfully applied data reduction method in many neurocognitive studies. However, the brain does not always respond identically to repeated stimuli, so averaging can eliminate valuable information. Alternative approaches aiming at single trial analysis are difficult to realize and many of them focus on temporal patterns.
Here, a compromise involving random subaveraging of trials and repeated source localization is presented. A simulation study with numerous examples demonstrates the applicability of the new method. As a result, inferences about the generators of single trials can be drawn which allows deeper insight into neuronal processes of the human brain.
The second technique examined in this thesis is a preprocessing tool termed Signal Space Separation (SSS). It is widely used for preprocessing of MEG data, including noise reduction by suppression of external interference, as well as movement correction.
Here, the mathematical principles of the SSS series expansion and the rules for its application are investigated. The most important mathematical precondition is a source-free sensor space. Using three data sets, the influence of a violation of this convergence criterion on source localization accuracy is demonstrated. The analysis reveals that the SSS method works reliably, even when the convergence criterion is not fully obeyed.
This leads to utilizing the SSS method for the transformation of MEG data to virtual sensors on the scalp surface. Having MEG data directly on the individual scalp surface would alleviate sensor space analysis across subjects and comparability with EEG.
A comparison study of the transformation results obtained with SSS and those produced by inverse and subsequent forward computation is performed. It shows strong dependence on the relative position of sources and sensors. In addition, the latter approach yields superior results for the intended purpose of data transformation.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Magnetencephalografie, MEG, Rauschunterdrückung
Magnetoencephalography, MEG, noise reduction
Schönherr, Margit
Maeß, Burkhard
Scheuermann, Gerik
Haueisen, Jens
Universität Leipzig
2012-09-27
2011-12-30
2012-07-12
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:11816
2021-03-29T08:24:39Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Synthetic notions of curvature and applications in graph theory
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-102197
eng
The interaction between the study of geometric and analytic aspects of Riemannian manifolds and that of graphs is a very amazing subject. The study of synthetic curvature notions on graphs adds new contributions to this topic. In this thesis, we mainly study two kinds of synthetic curvature notions: the Ollivier-Ricci cuvature on locally finite graphs and the combinatorial curvature on infinite semiplanar graphs.
In the first part, we study the Ollivier-Ricci curvature. As known in Riemannian geometry, a lower Ricci curvature bound prevents geodesics from diverging too fast on average. We translate this Riemannian idea into a combinatorial setting using the Olliver-Ricci curvature notion. Note that on a graph, the analogue of geodesics starting in different directions, but eventually approaching each other again, would be a triangle. We derive lower and upper Ollivier-Ricci curvature bounds on graphs in terms of number of triangles, which is sharp for instance for complete graphs. We then describe the relation between Ollivier-Ricci curvature and the local clustering coefficient, which is an important concept in network analysis introduced by Watts-Strogatz.
Furthermore, positive lower boundedness of Ollivier-Ricci curvature for neighboring vertices imply the existence of at least one triangle. It turns out that the existence of triangles can also improve Lin-Yau\''s curvature dimension inequality on graphs and then produce an implication from Ollivier-Ricci curvature lower boundedness to the curvature dimension inequality.
The existence of triangles prevents a graph from being bipartite. A finite graph is bipartite if and only if its largest eigenvalue equals 2. Therefore it is natural that Ollivier-Ricci curvature is closely related to the largest eigenvalue estimates. We combine Ollivier-Ricci curvature notion with the neighborhood graph method developed by Bauer-Jost to study the spectrum estimates of a finite graph. We can always obtain nontrivial estimates on a non-bipartite graph even if its curvature is nonpositive. This answers one of Ollivier\''s open problem in the finite graph setting.
In the second part of this thesis, we study systematically infinite semiplanar graphs with nonnegative combinatorial curvature. Unlike the previous Gauss-Bonnet formula approach, we explore an Alexandrov approach based on the observation that the nonnegative combinatorial curvature on a semiplanar graph is equivalent to nonnegative Alexandrov curvature on the surface obtained by replacing each face by a regular polygon of side length one with the same facial degree and gluing the polygons along common edges.
Applying Cheeger-Gromoll splitting theorem on the surface, we give a metric classification of infinite semiplanar graphs with nonnegative curvature. We also construct the graphs embedded into the projective plane minus one point. Those constructions answer a question proposed by Chen.
We further prove the volume doubling property and Poincare inequality which make the running of Nash-Moser iteration possible. We in particular explore the volume growth behavior on Archimedean tilings on a plane and prove that they satisfy a weak version of relative volume comparison with constant 1.
With the above two basic inequalities in hand, we study the geometric function theory of infinite semiplanar graphs with nonnegative curvature. We obtain the Liouville type theorem for positive harmonic functions, the parabolicity. We also prove a dimension estimate for polynomial growth harmonic functions, which is an extension of the solution of Colding-Minicozzi of a conjecture of Yau in Riemannian geometry.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Ricci-Krümmung, optimalen Transport, lokaler Clusterkoeffizient, Krümmung Dimension Ungleichung, spektralen Graphentheorie, kombinatorische Krümmung, planarer Graph, Alexandrov Geometrie, Poincare-Ungleichung, Archimedische Parkettierungen, harmonische Funktion
Ricci curvature, optimal transport, local clustering coefficient, curvature dimension inequality, spectral graph theory, combinatorial curvature, planar graph, Alexandrov geomtry, Poincare inequality, Archimedean tiling, harmonic function
Shiping, Liu
Jost, Jürgen
Sturm, Karl-Theodor
Universität Leipzig
2013-01-11
2012-03-29
2012-12-20
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11816
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oai:qucosa:de:qucosa:11818
2021-03-29T08:24:41Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
False Discovery Rates, Higher Criticism and Related Methods in High-Dimensional Multiple Testing
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-102676
eng
The technical advancements in genomics, functional magnetic-resonance
and other areas of scientific research seen in the last two decades
have led to a burst of interest in multiple testing procedures.
A driving factor for innovations in the field of multiple testing has been the problem of
large scale simultaneous testing. There, the goal is to uncover lower--dimensional signals
from high--dimensional data. Mathematically speaking, this means that the dimension d
is usually in the thousands while the sample size n is relatively small (max. 100 in general,
often due to cost constraints) --- a characteristic commonly abbreviated as d >> n.
In my thesis I look at several multiple testing problems and corresponding
procedures from a false discovery rate (FDR) perspective, a methodology originally introduced in a seminal paper by Benjamini and Hochberg (2005).
FDR analysis starts by fitting a two--component mixture model to the observed test statistics. This mixture consists of a null model density and an alternative component density from which the interesting cases are assumed to be drawn.
In the thesis I proposed a new approach called log--FDR
to the estimation of false discovery rates. Specifically,
my new approach to truncated maximum likelihood estimation yields accurate
null model estimates. This is complemented by constrained maximum
likelihood estimation for the alternative density using log--concave
density estimation.
A recent competitor to the FDR is the method of \"Higher
Criticism\". It has been strongly advocated
in the context of variable selection in classification
which is deeply linked to multiple comparisons.
Hence, I also looked at variable selection in class prediction which can be viewed as
a special signal identification problem. Both FDR methods and Higher Criticism
can be highly useful for signal identification. This is discussed in the context of
variable selection in linear discriminant analysis (LDA),
a popular classification method.
FDR methods are not only useful for multiple testing situations in the strict sense,
they are also applicable to related problems. I looked at several kinds of applications of FDR in linear classification. I present and extend statistical techniques related to effect size estimation using false discovery rates and showed how to use these for variable selection. The resulting fdr--effect
method proposed for effect size estimation is shown to work as well as competing
approaches while being conceptually simple and computationally inexpensive.
Additionally, I applied the fdr--effect method to variable selection by minimizing
the misclassification rate and showed that it works very well and leads to compact
and interpretable feature sets.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Multiples Testen, Hochdimensionale Daten, FDR, Klassifikation, Higher Criticism
Multiple Testing, High-dimensional Data , FDR, Classification, Higher Criticism
Klaus, Bernd
Boulesteix, Anne–Laure
Kirstein, Bernd
Universität Leipzig
2013-01-16
2012-10-02
2013-01-09
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:11833
2021-03-29T08:24:52Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
The Leray-Serre spectral sequence in Morse homology on Hilbert manifolds and in Floer homology on cotangent bundles
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-104619
eng
The Leray-Serre spectral sequence is a fundamental tool for studying singular homology of a fibration E->B with typical fiber F. It expresses H (E) in terms of H (B) and H (F). One of the classic examples of a fibration is given by the free loop space fibration, where the typical fiber is given by the based loop space .
The first part of this thesis constructs the Leray-Serre spectral sequence in Morse homology on Hilbert manifolds under certain natural conditions, valid for instance for the free loop space fibration if the base is a closed manifold. We extend the approach of Hutchings which is restricted to closed manifolds. The spectral sequence might provide answers to questions involving closed geodesics, in particular to spectral invariants for the geodesic energy functional. Furthermore we discuss another example, the free loop space of a compact G-principal bundle, where G is a connected compact Lie group. Here we encounter an additional difficulty, namely the base manifold of the fiber bundle is infinite-dimensional. Furthermore, as H ( P) = HF (T P) and H ( Q) =HF (T Q), where HF denotes Floer homology for periodic orbits, the spectral sequence for P -> Q might provide a stepping stone towards a similar spectral sequence defined in purely Floer-theoretic terms, possibly even for more general symplectic quotients.
Hutchings’ approach to the Leray-Serre spectral sequence in Morse homology couples a fiberwise negative gradient flow with a lifted negative gradient flow on the base. We study the Morse homology of a vector field that is not of gradient type. The central issue in the Hilbert manifold setting to be resolved is compactness of the involved moduli spaces. We overcome this difficulty by utilizing the special structure of the vector field. Compactness up to breaking of the corresponding moduli spaces is proved with the help of Gronwall-type estimates. Furthermore we point out and close gaps in the standard literature, see Section 1.4 for an overview.
In the second part of this thesis we introduce a Lagrangian Floer homology on cotangent bundles with varying Lagrangian boundary condition. The corresponding complex allows us to obtain the Leray-Serre spectral sequence in Floer homology on the cotangent bundle of a closed manifold Q for Hamiltonians quadratic in the fiber directions. This corresponds to the free loop space fibration of a closed manifold of the first part. We expect applications to spectral invariants for the Hamiltonian action functional.
The main idea is to study pairs of Morse trajectories on Q and Floer strips on T Q which are non-trivially coupled by moving Lagrangian boundary conditions. Again, compactness of the moduli spaces involved forms the central issue. A modification of the compactness proof of Abbondandolo-Schwarz along the lines of the Morse theory argument from the first part of the thesis can be utilized.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Spektralsequenz, Morse-Homologie, Floer-Homologie, Schleifenraum
Leray-Serre spectral sequence, Morse homology, Floer homology, loop space
Schneider, Matti
Schwarz, Matthias
Abbondandolo, Alberto
Universität Leipzig
2013-02-04
2012-06-01
2013-01-30
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:11899
2021-03-29T08:25:40Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Numerische Behandlung zeitabhängiger akustischer Streuung im Außen- und Freiraum
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-112604
ger
Lineare hyperbolische partielle Differentialgleichungen in homogenen Medien, beispielsweise die Wellengleichung, die die Ausbreitung und die Streuung akustischer Wellen beschreibt, können im Zeitbereich mit Hilfe von Randintegralgleichungen formuliert werden. Im ersten Hauptteil dieser Arbeit stellen wir eine effiziente Möglichkeit vor, numerische Approximationen solcher Gleichungen zu implementieren, wenn das Huygens-Prinzip nicht gilt.
Wir nutzen die Faltungsquadraturmethode für die Zeitdiskretisierung und eine Galerkin-Randelement-Methode für die Raumdiskretisierung. Mit der Faltungsquadraturmethode geht eine diskrete Faltung der Faltungsgewichte mit der Randdichte einher. Bei Gültigkeit des Huygens-Prinzips konvergieren die Gewichte exponentiell gegen null, sofern der Index hinreichend groß ist. Im gegenteiligen Fall, das heißt bei geraden Raumdimensionen oder wenn Dämpfungseffekte auftreten, kann kein Verschwinden der Gewichte beobachtet werden. Das führt zu Schwierigkeiten bei der effizienten numerischen Behandlung.
Im ersten Hauptteil dieser Arbeit zeigen wir, dass die Kerne der Faltungsgewichte in gewisser Weise die Fundamentallösung im Zeitbereich approximieren und dass dies auch zutrifft, wenn beide bezüglich der räumlichen Variablen abgeleitet werden. Da die Fundamentallösung zudem für genügend große Zeiten, etwa nachdem die Wellenfront vorbeigezogen ist, glatt ist, schließen wir Gleiches auch in Bezug auf die Faltungsgewichte, die wir folglich mit hoher Genauigkeit und wenigen Interpolationspunkten interpolieren können. Darüber hinaus weisen wir darauf hin, dass zur weiteren Einsparung von Speicherkapazitäten, insbesondere bei Langzeitexperimenten, der von Schädle et al. entwickelte schnelle Faltungsalgorithmus eingesetzt werden kann. Wir diskutieren eine effiziente Implementierung des Problems und zeigen Ergebnisse eines numerischen Langzeitexperimentes.
Im zweiten Hauptteil dieser Arbeit beschäftigen wir uns mit Transmissionsproblemen der Wellengleichung im Freiraum. Solche Probleme werden gewöhnlich derart behandelt, dass der Freiraum, wenn nötig durch Einführen eines künstlichen Randes, in ein unbeschränktes Außengebiet und ein beschränktes Innengebiet geteilt wird mit dem Ziel, eventuelle Inhomogenitäten oder Nichtlinearitäten des Materials vollständig im Innengebiet zu konzentrieren. Wir werden eine Lösungsstrategie vorstellen, die es erlaubt, die aus der Teilung resultierenden Teilprobleme so weit wie möglich unabhängig voneinander zu behandeln. Die Kopplung der Teilprobleme erfolgt über Transmissionsbedingungen, die auf dem ihnen gemeinsamen Rand vorgegeben sind.
Wir diskutieren ein Kopplungsverfahren, das auf verschiedene Diskretisierungsschemata für das Innen- und das Außengebiet zurückgreift. Wir werden insbesondere ein explizites Verfahren im Innengebiet einsetzen, im Gegensatz zum Außengebiet, bei dem wir ein auf ein Mehrschrittverfahren beruhendes Faltungsquadraturverfahren nutzen. Die Kopplung erfolgt nach der Strategie von Johnson und Nédélec, bei der die direkte Randintegralmethode zum Einsatz kommt. Diese Strategie führt auf ein unsymmetrische System. Wir analysieren das diskrete Problem hinsichtlich Stabilität und Konvergenz und unterstreichen die Einsatzfähigkeit des Kopplungsalgorithmus mit der Durchführung numerischer Experimente.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wellengleichung, Faltungsquadratur, Transmissionsproblem, FEM-BEM-Kopplung
wave equation, convolution quadrature, transmission problem, FEM-BEM-coupling
Gruhne, Volker
Banjai, Lehel
Hackbusch, Wolfgang
Lubich, Christian
Universität Leipzig
2013-04-23
2012-11-28
2013-04-17
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:25:41Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Unsupervised Natural Language Processing for Knowledge Extraction from Domain-specific Textual Resources
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-112706
eng
This thesis aims to develop a Relation Extraction algorithm to extract knowledge out of automotive data. While most approaches to Relation Extraction are only evaluated on newspaper data dealing with general relations from the business world their applicability to other data sets is not well studied.
Part I of this thesis deals with theoretical foundations of Information Extraction algorithms. Text mining cannot be seen as the simple application of data mining methods to textual data. Instead, sophisticated methods have to be employed to accurately extract knowledge from text which then can be mined using statistical methods from the field of data mining. Information Extraction itself can be divided into two subtasks: Entity Detection and Relation Extraction. The detection of entities is very domain-dependent due to terminology, abbreviations and general language use within the given domain. Thus, this task has to be solved for each domain employing thesauri or another type of lexicon. Supervised approaches to Named Entity Recognition will not achieve reasonable results unless they have been trained for the given type of data.
The task of Relation Extraction can be basically approached by pattern-based and kernel-based algorithms. The latter achieve state-of-the-art results on newspaper data and point out the importance of linguistic features. In order to analyze relations contained in textual data, syntactic features like part-of-speech tags and syntactic parses are essential. Chapter 4 presents machine learning approaches and linguistic foundations being essential for syntactic annotation of textual data and Relation Extraction. Chapter 6 analyzes the performance of state-of-the-art algorithms of POS tagging, syntactic parsing and Relation Extraction on automotive data. The findings are: supervised methods trained on newspaper corpora do not achieve accurate results when being applied on automotive data. This is grounded in various reasons. Besides low-quality text, the nature of automotive relations states the main challenge. Automotive relation types of interest (e. g. component – symptom) are rather arbitrary compared to well-studied relation types like is-a or is-head-of. In order to achieve acceptable results, algorithms have to be trained directly on this kind of data. As the manual annotation of data for each language and data type is too costly and inflexible, unsupervised methods are the ones to rely on.
Part II deals with the development of dedicated algorithms for all three essential tasks. Unsupervised POS tagging (Chapter 7) is a well-studied task and algorithms achieving accurate tagging exist. All of them do not disambiguate high frequency words, only out-of-lexicon words are disambiguated. Most high frequency words bear syntactic information and thus, it is very important to differentiate between their different functions. Especially domain languages contain ambiguous and high frequent words bearing semantic information (e. g. pump). In order to improve POS tagging, an algorithm for disambiguation is developed and used to enhance an existing state-of-the-art tagger. This approach is based on context clustering which is used to detect a word type’s different syntactic functions. Evaluation shows that tagging accuracy is raised significantly.
An approach to unsupervised syntactic parsing (Chapter 8) is developed in order to suffice the requirements of Relation Extraction. These requirements include high precision results on nominal and prepositional phrases as they contain the entities being relevant for Relation Extraction. Furthermore, accurate shallow parsing is more desirable than deep binary parsing as it facilitates Relation Extraction more than deep parsing. Endocentric and exocentric constructions can be distinguished and improve proper phrase labeling. unsuParse is based on preferred positions of word types within phrases to detect phrase candidates. Iterating the detection of simple phrases successively induces deeper structures. The proposed algorithm fulfills all demanded criteria and achieves competitive results on standard evaluation setups.
Syntactic Relation Extraction (Chapter 9) is an approach exploiting syntactic statistics and text characteristics to extract relations between previously annotated entities. The approach is based on entity distributions given in a corpus and thus, provides a possibility to extend text mining processes to new data in an unsupervised manner. Evaluation on two different languages and two different text types of the automotive domain shows that it achieves accurate results on repair order data. Results are less accurate on internet data, but the task of sentiment analysis and extraction of the opinion target can be mastered. Thus, the incorporation of internet data is possible and important as it provides useful insight into the customer\''s thoughts.
To conclude, this thesis presents a complete unsupervised workflow for Relation Extraction – except for the highly domain-dependent Entity Detection task – improving performance of each of the involved subtasks compared to state-of-the-art approaches. Furthermore, this work applies Natural Language Processing methods and Relation Extraction approaches to real world data unveiling challenges that do not occur in high quality newspaper corpora.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Text Mining, Sprachverarbeitung, Informationsextraktion, Relationsextraktion, POS Tagging, Parsing
Text Mining, NLP, Information Extraction, Relation Extraction, POS Tagging, Parsing
Hänig, Christian
Heyer, Gerhard
Kuhn, Jonas
Universität Leipzig
2013-04-25
2012-10-25
2013-04-17
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:25:43Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
High-throughput sequencing and small non-coding RNAs
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-112876
eng
In this thesis the processing mechanisms of short non-coding RNAs (ncRNAs) is investigated by using data generated by the current method of high-throughput sequencing (HTS). The recently adapted short RNA-seq protocol allows the sequencing of RNA fragments of microRNA-like length (∼18-28nt). Thus, after mapping the data back to a reference genome, it is possible to not only measure, but also visualize the expression of all ncRNAs that are processed to fragments of this specific length.
Short RNA-seq data was used to show that a highly abundant class of small RNAs, called microRNA-offset-RNAs (moRNAs), which was formerly detected in a basal chordate, is also produced from human microRNA precursors. To simplify the search, the blockbuster tool that automatically recognizes blocks of reads to detect specific expression patterns was developed. By using blockbuster, blocks from moRNAs were detected directly next to the miR or miR* blocks and could thus easily be registered in an automated way.
When further investigating the short RNA-seq data it was realized that not only microRNAs give rise to short ∼22nt long RNA pieces, but also almost all other classes of ncRNAs, like tRNAs, snoRNAs, snRNAs, rRNAs, Y-RNAs, or vault RNAs. The formed read patterns that arise after mapping these RNAs back to a reference genome seem to reflect the processing of each class and are thus specific for the RNA transcripts of which they are derived from. The potential of this patterns in classification and identification of non-coding RNAs was explored. Using a random forest classifier which was trained on a set of characteristic features of the individual ncRNA classes, it was possible to distinguish three types of ncRNAs, namely microRNAs, tRNAs, and snoRNAs.
To make the classification available to the research community, the free web service ‘DARIO’ that allows to study short read data from small RNA-seq experiments was developed.
The classification has shown that read patterns are specific for different classes of ncRNAs. To make use of this feature, the tool deepBlockAlign was developed. deepBlockAlign introduces a two-step approach to align read patterns with the aim of quickly identifying RNAs that share similar processing footprints.
In order to find possible exceptions to the well-known microRNA maturation by Dicer and to identify additional substrates for Dicer processing the small RNA sequencing data of a Dicer knockdown experiment in MCF-7 cells was re-evaluated. There were several Dicer-independent microRNAs, among them the important tumor supressor mir-663a.
It is known that many aspects of the RNA maturation leave traces in RNA sequencing data in the form of mismatches from the reference genome. It is possible to recover many well- known modified sites in tRNAs, providing evidence that modified nucleotides are a pervasive phenomenon in these data sets.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
High-throughput sequencing, short ncRNA
Langenberger, David
Stadler, Peter F.
Nieselt, Kay
Universität Leipzig
2013-04-29
2013-01-14
2013-04-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11903
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A11903/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:11897
2021-03-29T08:25:39Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Unterstützung von Integrationsdienstleistungen durch abstrakte Integrationsmuster
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-110341
ger
Integration ist eine fortwährende Aufgabe in betrieblichen Informationssystemen. Durch den Einsatz verschiedener personeller und maschineller Aufgabenträger kommt es zu wiederkehrenden Integrationsproblemen, die vorrangig durch externe Dienstleister gelöst werden. Das zentrale Problem dieser Arbeit ist, dass in der Wissenschaft diskutiertes Lösungswissen in Form von Mustern existiert, aber keinen Eingang in die Praxis findet. Um dieses Problem zu untersuchen, wurde eine qualitative empirische Untersuchung durchgeführt, welche erstmals im deutschsprachigen Raum Wirkungszusammenhänge und Entscheidungsmechanismen in Integrationsprojekten analysiert. Als Ergebnis der qualitativen Erhebung kann festgehalten werden, dass dem Dienstleistungscharakter der Integration bisher zu wenig Beachtung geschenkt wurde und dass Integrationsmuster nicht eingesetzt werden, weil der Abstraktionsgrad des so konservierten Lösungswissens nicht zum Abstraktionsgrad der Problemstellungen passt. Deshalb definiert die Arbeit zunächst ein Dienstleistungsmodell der Integration, welches sich auf die empirische Untersuchung stützt. Danach wird auf der Grundla-ge einer eigenschaftsbasierten Definition von Integrationsmustern eine Grundmenge an Mustern aus der Literatur extrahiert, die weiter abstrahiert werden. Als Abstraktionsprinzipien werden die Klassifikation und die Generalisierung eingesetzt. Abstrakte Integrationsmuster können als Ressourcen in ein Dienstleistungsmodell eingehen.
Für die Klassifikation wurde ein erweiterbares und flexibles Klassifikationsverfahren – die Facettenklassifikation – gewählt. Diese ermöglicht jederzeit das Hinzufügen weiterer Facetten. Die Einordnung eines Musters muss nur innerhalb einer Facette disjunkt sein, es kann aber in andere Facetten eingeordnet werden. Die verwendeten Facetten entstammen sowohl dem Problem als auch dem Lösungsbereich. Jeder Facette liegt eine umfassende Analyse zugrunde. Die Klassifikation bildet den Ausgangspunkt der erneuten Generalisierung. Muster mit ähnlichen bzw. identischen Ausprägungen werden erfasst und auf ein gemeinsames Konzept untersucht. Diese Generalisierung wurde exemplarisch für zwei Mustergruppen durchgeführt. Dabei wurden die beiden abstrakten Integrationsmuster „zusätzlicher Zugriffspunkt“ sowie „Vermittler“ identifiziert.
Die entwickelten Konzepte flossen in eine umfangreiche Evaluation ein, welche am Beispiel einer konkreten Dienstleistung im Bereich der E-Procurement-Integration durchgeführt wurde. Die Unabhängigkeit der Bewertung konnte dadurch sichergestellt werden, dass weder der Dienstleister noch der Kunde an der zuvor durchgeführten empirischen Untersuchung beteiligt waren. Der erarbeitete Lösungsvorschlag wurde in einer Laborumgebung implementiert. Das vollständige Integrationsszenario ist dabei auf der Basis einer Virtualisierungsumgebung realitätsnah nachgebildet worden. Neben Instanzen der Kundensysteme mit identischem Versions- und Patch-Stand kamen auch Datenbestände aus Produktivsystemen zum Einsatz. Die Integrationshilfsmittel wurden ebenfalls in der Laborumgebung eingerichtet.
Durch abstrakte Integrationsmuster verbessert sich die Dienstleistungserbringung. Auf der Kundenseite bewirkt dies eine Verbesserungen der Integrations- und Unternehmensarchitektur sowie die Erschließung weiteren Verbesserungspotenzials. Für den Dienstleister ergibt sich neben einem veränderten Dienstleistungsmodell vor allem die Möglichkeit, einmalige Angebote in ein konfigurierbares Standarddienstleistungsangebot zu überführen. Zusätzlich kann eine verbesserte Ressourcennutzung (vor allem der Humanressourcen) anhand des veränderten Dienstleistungsmodells nachgewiesen werden.
Im Rahmen der Arbeit konnte so ein Ansatz entwickelt werden, der die empirisch belegten Abstraktionsprobleme behebt und die Einsetzbarkeit von bestehendem Lösungswissen verbessert. Gleichzeitig werden die Wirkungsmechanismen und Entscheidungszusammenhänge durch das Dienstleistungsmodell besser erfass-, erklär- und vor allem planbar.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Integration, Systemintegration, Integration Engineering, Integrationsdienstleistungen, Dienstleistungsmodell, Integrationsmuster
systems integration, integration, integration engineering, integration services, service model, integration patterns
Pero, Martin
Fähnrich, Klaus-Peter
Maier, Ronald
Universität Leipzig
2013-04-15
2012-08-31
2013-02-19
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11897
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oai:qucosa:de:qucosa:11916
2021-03-29T08:25:52Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Study of a model for reference-free plasticity
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-113290
eng
In meiner Doktorarbeit untersuche ich ein Kac-artiges Vielteilchen-Modell, das eine Beschreibung von plastischen Verformungen ohne Verwendung einer Referenz-Konfiguration ermöglicht. Im Rahmen des Modells wird die Verformung eines Körpers durch Angabe von Atompositionen beschrieben. Es wird eine Mesoskala zwischen der Mikroskala der Atom-Atom Abstände und der Makroskala des Körpers eingeführt. Um jeden Punkt wird die Konfiguration auf dieser Mesoscala mit einem Bravais-Gitters approximiert. Die Matrix, die dieses Gitter aufspannt, wird als Argument eines elastischen Energiefunktionals verwendet.
Auf diese Weise wird ein Energiefunktional definiert, das die Eigenschaften des Systems festlegt.
Im Ersten Teil meiner Doktorarbeit analysiere ich das Modell im Fall das eine Referenz-Konfiguration lokal existiert.
Ich schätze die Energiedichte einer solchen Konfiguration mit einer Störungsrechung von oben ab und erhalte eine obere Schranke für die Energiebarriere für plastische Relaxation in zwei Dimensionen. Im zweiten Teil untersuche ich Möglichkeiten Lagrange-Koordinaten im Rahmen des Modells zu konstruieren.
Ich beweise, dass für zwei Punkte deren Abstand klein genug sind und die bestimmte Regularitätseigenschaften erfüllen, die Gitterparameter der approximierenden Bravais-Gitter bis auf eine Reparametrisierung nahe beieinander liegen müssen. Dies erlaubt diskrete Ketten von regulären Punkten zur Definition
von Homotopieklassen zu benutzen die mit verallgemeinerten Burgers-Vektoren charakterisiert werden. Es ist mit dieser Technik auch möglich die Kernenergie von Versetzungen nach unten abzuschätzen. Schließlich passe ich eine Methode kontinuierliche Lagrange-Koordinaten, die von L. Mugnai und S. Luckhaus entwickelt wurden, an das Model an und verbessere sie dergestalt, dass ich die Energiedichte mit Hilfe eines Funktionales der Lagrange-Koordinaten nach unten abschätzen kann.
I study a Kac-type many particle model that allows a reference-free description of plastic deformation.In the framework of the model the state of the body is given by a set of atom position. The typical atom-atom distance is the microscopic scale. The size of the body is the macroscopic scale. Around each point a lattice is fitted to the configuration on a mesoscopic scale. The lattice parameters are used as an argument of a non-linear elasticity energy functional. Hence, this procedure allows to define an free-energy functional of a particle configuration.
In the first part of my thesis I analyze the model in the case that a reference configuration exists locally. I bound the energy-density of such a configuration from above with a pertubative calculation and obtain an upper bound for the energy barrier of plastic deformation for dimension two.
In the second part I explore the possibility to construct Lagrangian coordinates in the framework of the model.
I prove that for two points that are close to each other and that fulfill certain regularity assumptions the fitted lattice parameters are close to each other up to a reparametrisation. This allows to use discrete chains of regular points for homotopy type arguments and define a generalized Burgers vector as a topological quantity. I also use this method to get a lower bound for the core energy of a dislocation.
Finally, I adapt a method to construct continuous Lagrangian coordinates presented in by L.Mugnai and S.Luckhaus to my model and improve it to a point where I can use a functional of these Lagrangian coordinate as a lower bound for the energy of the model.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Vielteilchen Modell, Diskret- Kontiuum Übergang, Plastizität
Many particle interaction potential, discrete- continoum transition, plasticity
Wohlgemuth, Jens
Luckhaus, Stephan
Friesecke, Gero
Universität Leipzig
2013-05-14
2012-10-19
2013-04-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11916
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oai:qucosa:de:qucosa:11988
2021-03-29T08:26:45Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Contours in Visualization
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-115837
eng
This thesis studies the visualization of set collections either via or defines as the relations among contours.
In the first part, dynamic Euler diagrams are used to communicate and improve semimanually the result of clustering methods which allow clusters to overlap arbitrarily. The contours of the Euler diagram are rendered as implicit surfaces called blobs in computer graphics. The interaction metaphor is the moving of items into or out of these blobs. The utility of the method is demonstrated on data arising from the analysis of gene expressions. The method works well for small datasets of up to one hundred items and few clusters.
In the second part, these limitations are mitigated employing a GPU-based rendering of Euler diagrams and mixing textures and colors to resolve overlapping regions better. The GPU-based approach subdivides the screen into triangles on which it performs a contour interpolation, i.e. a fragment shader determines for each pixel which zones of an Euler diagram it belongs to. The rendering speed is thus increased to allow multiple hundred items. The method is applied to an example comparing different document clustering results.
The contour tree compactly describes scalar field topology. From the viewpoint of graph drawing, it is a tree with attributes at vertices and optionally on edges. Standard tree drawing algorithms emphasize structural properties of the tree and neglect the attributes. Adapting popular graph drawing approaches to the problem of contour tree drawing it is found that they are unable to convey this information. Five aesthetic criteria for drawing contour trees are proposed and a novel algorithm for drawing contour trees in the plane that satisfies four of these criteria is presented. The implementation is fast and effective for contour tree sizes usually used in interactive systems and also produces readable pictures for larger trees.
Dynamical models that explain the formation of spatial structures of RNA molecules have reached a complexity that requires novel visualization methods to analyze these model\''s validity. The fourth part of the thesis focuses on the visualization of so-called folding landscapes of a growing RNA molecule. Folding landscapes describe the energy of a molecule as a function of its spatial configuration; they are huge and high dimensional. Their most salient features are described by their so-called barrier tree -- a contour tree for discrete observation spaces. The changing folding landscapes of a growing RNA chain are visualized as an animation of the corresponding barrier tree sequence. The animation is created as an adaption of the foresight layout with tolerance algorithm for dynamic graph layout. The adaptation requires changes to the concept of supergraph and it layout.
The thesis finishes with some thoughts on how these approaches can be combined and how the task the application should support can help inform the choice of visualization modality.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Visualisierung
Visualization
Heine, Christian
Scheuermann, Gerik
Schumann, Heidrun
Universität Leipzig
2013-06-17
2012-04-06
2013-03-06
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11988
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oai:qucosa:de:qucosa:11989
2021-03-29T08:26:46Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
AIM - A Social Media Monitoring System for Quality Engineering
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-115894
eng
In the last few years the World Wide Web has dramatically changed the way people are communicating with each other. The growing availability of Social Media Systems like Internet fora, weblogs and social networks ensure that the Internet is today, what it was originally designed for: A technical platform in which all users are able to interact with each other. Nowadays, there are billions of user comments available discussing all aspects of life and the data source is still growing.
This thesis investigates, whether it is possible to use this growing amount of freely provided user comments to extract quality related information. The concept is based on the observation that customers are not only posting marketing relevant information. They also publish product oriented content including positive and negative experiences. It is assumed that this information represents a valuable data source for quality analyses: The original voices of the customers promise to specify a more exact and more concrete definition of \"quality\" than the one that is available to manufacturers or market researchers today.
However, the huge amount of unstructured user comments makes their evaluation very complex. It is impossible for an analysis protagonist to manually investigate the provided customer feedback. Therefore, Social Media specific algorithms have to be developed to collect, pre-process and finally analyze the data. This has been done by the Social Media monitoring system AIM (Automotive Internet Mining) that is the subject of this thesis. It investigates how manufacturers, products, product features and related opinions are discussed in order to estimate the overall product quality from the customers\\\'' point of view. AIM is able to track different types of data sources using a flexible multi-agent based crawler architecture. In contrast to classical web crawlers, the multi-agent based crawler supports individual crawling policies to minimize the download of irrelevant web pages. In addition, an unsupervised wrapper induction algorithm is introduced to automatically generate content extraction parameters which are specific for the crawled Social Media systems. The extracted user comments are analyzed by different content analysis algorithms to gain a deeper insight into the discussed topics and opinions. Hereby, three different topic types are supported depending on the analysis needs.
* The creation of highly reliable analysis results is realized by using a special context-aware taxonomy-based classification system.
* Fast ad-hoc analyses are applied on top of classical fulltext search capabilities.
* Finally, AIM supports the detection of blind-spots by using a new fuzzified hierarchical clustering algorithm. It generates topical clusters while supporting multiple topics within each user comment.
All three topic types are treated in a unified way to enable an analysis protagonist to apply all methods simultaneously and in exchange. The systematically processed user comments are visualized within an easy and flexible interactive analysis frontend. Special abstraction techniques support the investigation of thousands of user comments with minimal time efforts. Hereby, specifically created indices show the relevancy and customer satisfaction of a given topic.:1 Introduction
1.1 Chapter Overview
2 Problem Definition and Data Environment
2.1 Commonly Applied Quality Sensors
2.2 The Growing Importance of Social Media
2.3 Social Media based Quality Experience
2.4 Change to the Holistic Concept of Quality
2.5 Definition of User Generated Content and Social Media
2.6 Social Media Software Architectures
3 Data Collection
3.1 Related Work
3.2 Requirement Analysis
3.3 A Blackboard Crawler Architecture
3.4 Semi-supervised Wrapper Generation
3.5 Structure Modifification Detection
3.6 Conclusion
4 Hierarchical Fuzzy Clustering
4.1 Related Work
4.2 Generalization of Agglomerative Crisp Clustering Algorithms
4.3 Topic Groups Generation
4.4 Evaluation
4.5 Conclusion
5 A Social Media Monitoring System for Quality Analyses
5.1 Related Work
5.2 Pre-Processing Workflow
5.3 Quality Indices
5.4 AIM Architecture
5.5 Evaluation
5.6 Conclusion
6 Conclusion and Perspectives
6.1 Contributions and Conclusions
6.2 Perspectives
Bibliography
In den letzten Jahren hat sich das World Wide Web dramatisch verändert. War es vor einigen Jahren noch primär eine Informationsquelle, in der ein kleiner Anteil der Nutzer Inhalte veröffentlichen konnte, so hat sich daraus eine Kommunikationsplattform entwickelt, in der jeder Nutzer aktiv teilnehmen kann. Die dadurch enstehende Datenmenge behandelt jeden Aspekt des täglichen Lebens. So auch Qualitätsthemen. Die Analyse der Daten verspricht Qualitätssicherungsmaßnahmen deutlich zu verbessern. Es können dadurch Themen behandelt werden, die mit klassischen Sensoren schwer zu messen sind. Die systematische und reproduzierbare Analyse von benutzergenerierten Daten erfordert jedoch die Anpassung bestehender Tools sowie die Entwicklung neuer Social-Media spezifischer Algorithmen. Diese Arbeit schafft hierfür ein völlig neues Social Media Monitoring-System, mit dessen Hilfe ein Analyst tausende Benutzerbeiträge mit minimaler Zeitanforderung analysieren kann. Die Anwendung des Systems hat einige Vorteile aufgezeigt, die es ermöglichen, die kundengetriebene Definition von \"Qualität\" zu erkennen.:1 Introduction
1.1 Chapter Overview
2 Problem Definition and Data Environment
2.1 Commonly Applied Quality Sensors
2.2 The Growing Importance of Social Media
2.3 Social Media based Quality Experience
2.4 Change to the Holistic Concept of Quality
2.5 Definition of User Generated Content and Social Media
2.6 Social Media Software Architectures
3 Data Collection
3.1 Related Work
3.2 Requirement Analysis
3.3 A Blackboard Crawler Architecture
3.4 Semi-supervised Wrapper Generation
3.5 Structure Modifification Detection
3.6 Conclusion
4 Hierarchical Fuzzy Clustering
4.1 Related Work
4.2 Generalization of Agglomerative Crisp Clustering Algorithms
4.3 Topic Groups Generation
4.4 Evaluation
4.5 Conclusion
5 A Social Media Monitoring System for Quality Analyses
5.1 Related Work
5.2 Pre-Processing Workflow
5.3 Quality Indices
5.4 AIM Architecture
5.5 Evaluation
5.6 Conclusion
6 Conclusion and Perspectives
6.1 Contributions and Conclusions
6.2 Perspectives
Bibliography
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Social Media;
Social-Media, Qualität, Crawler, Cluster, Fuzzy-Cluster, Themen-Analyse, NLP, Monitoring
Social Media, Quality, Crawler, Topic Analysis, Cluster, Fuzzy Clustering, Monitoring
Bank, Mathias
Heyer, Gerhard
Mehler, Alexander
Universität Leipzig
2013-06-27
2013-01-17
2013-06-14
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A11989
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oai:qucosa:de:qucosa:12001
2021-03-29T08:26:55Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Hybridization biases of microarray expression data - A model-based analysis of RNA quality and sequence effects
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-116957
eng
Modern high-throughput technologies like DNA microarrays are powerful
tools that are widely used in biomedical research. They target a
variety of genomics applications ranging from gene expression
profiling over DNA genotyping to gene regulation studies. However, the
recent discovery of false positives among prominent research findings
indicates a lack of awareness or understanding of the non-biological
factors negatively affecting the accuracy of data produced using these
technologies. The aim of this thesis is to study the origins, effects
and potential correction methods for selected methodical biases in
microarray data.
The two-species Langmuir model serves as the basal physicochemical
model of microarray hybridization describing the fluorescence signal
response of oligonucleotide probes. The so-called hook method allows
to estimate essential model parameters and to compute summary
parameters characterizing a particular microarray sample. We show that
this method can be applied successfully to various types of
microarrays which share the same basic mechanism of multiplexed
nucleic acid hybridization.
Using appropriate modifications of the model we study RNA quality and
sequence effects using publicly available data from Affymetrix
GeneChip expression arrays. Varying amounts of hybridized RNA result
in systematic changes of raw intensity signals and appropriate
indicator variables computed from these. Varying RNA quality strongly
affects intensity signals of probes which are located at the 3\'' end of
transcripts. We develop new methods that help assessing the RNA
quality of a particular microarray sample. A new metric for
determining RNA quality, the degradation index, is proposed which
improves previous RNA quality metrics. Furthermore, we present a
method for the correction of the 3\'' intensity bias. These
functionalities have been implemented in the freely available program
package AffyRNADegradation.
We show that microarray probe signals are affected by sequence effects
which are studied systematically using positional-dependent
nearest-neighbor models. Analysis of the resulting sensitivity
profiles reveals that specific sequence patterns such as runs of
guanines at the solution end of the probes have a strong impact on the
probe signals. The sequence effects differ for different chip- and
target-types, probe types and hybridization modes. Theoretical and
practical solutions for the correction of the introduced sequence bias
are provided.
Assessment of RNA quality and sequence biases in a representative
ensemble of over 8000 available microarray samples reveals that RNA
quality issues are prevalent: about 10% of the samples have
critically low RNA quality. Sequence effects exhibit considerable
variation within the investigated samples but have limited impact on
the most common patterns in the expression space. Variations in RNA
quality and quantity in contrast have a significant impact on the
obtained expression measurements.
These hybridization biases should be considered and controlled in
every microarray experiment to ensure reliable results. Application of
rigorous quality control and signal correction methods is strongly
advised to avoid erroneous findings. Also, incremental refinement of
physicochemical models is a promising way to improve signal
calibration paralleled with the opportunity to better understand the
fundamental processes in microarray hybridization.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Bioinformatik,Microarray
microarray,hybridization,bioinformatics
Fasold, Mario
Binder, Hans
Stadler, Peter
Harrison, Andrew
Universität Leipzig
2013-07-01
2013-11-02
2013-11-06
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12001
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A12001/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:12068
2021-03-29T08:27:44Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Eigenvalues of Matrices and Graphs
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-120713
eng
The interplay between spectrum and structure of graphs is the recurring theme of the three more or less independent chapters of this thesis.
The first chapter provides a method to relate the eigensolutions of two matrices, one being the principal submatrix of the other, via an arbitrary annihilating polynomial. This is extended to lambda-matrices and to matrices the entries of which are rational functions in one variable. The extension may be interpreted as a possible generalization of other known techniques which aim at reducing the size of a matrix while preserving the spectral information. Several aspects of an application in order to reduce the computational costs of ordinary eigenvalue problems are discussed.
The second chapter considers the straightforward extension of the well known concept of equitable partitions to weighted graphs, i.e. complex matrices. It provides a method to divide the eigenproblem into smaller parts corresponding to the front divisor and its complementary factor in an easy and stable way with complexity which is only quadratic in matrix size. The exploitation of several equitable partitions ordered by refinement is discussed and a suggestion is made that preserves hermiticity if present. Some generalizations of equitable partitions are considered and a basic procedure for finding an equitable partition of complex matrices is given.
The third chapter deals with isospectral and unitary equivalent graphs. It introduces a construction for unitary equivalent graphs which contains the well known GM-switching as a special case. It also considers an algebra of graph matrices generated by the adjacency matrix that corresponds to the 1-dimensional Weisfeiler-Lehman stabilizer in a way that mimics the correspondence of the coherent closure and the 2-dimensional Weisfeiler-Lehman stabilizer. The algebra contains the degree matrix, the (combinatorial, signless and normalized) Laplacian and the Seidel matrix. An easy construction produces graph pairs that are simultaneously unitary equivalent w.r.t. that algebra.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Graph, Spektrum
principal submatrix, lambda-matrix, equitable partition, front divisor, isospectral, simultaneous unitary equivalence
Thüne, Mario
Jost, Jürgen
Bunimovich, Leonid
Universität Leipzig
2013-08-26
2012-08-31
2013-02-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12068
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A12068/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:12140
2021-03-29T08:28:38Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
The mapping task and its various applications in next-generation sequencing
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-161623
eng
The aim of this thesis is the development and benchmarking of
computational methods for the analysis of high-throughput data from
tiling arrays and next-generation sequencing. Tiling arrays have been
a mainstay of genome-wide transcriptomics, e.g., in the identification
of functional elements in the human genome. Due to limitations of
existing methods for the data analysis of this data, a novel
statistical approach is presented that identifies expressed segments
as significant differences from the background distribution and thus
avoids dataset-specific parameters. This method detects differentially
expressed segments in biological data with significantly lower false
discovery rates and equivalent sensitivities compared to commonly used
methods. In addition, it is also clearly superior in the recovery of
exon-intron structures. Moreover, the search for local accumulations
of expressed segments in tiling array data has led to the
identification of very large expressed regions that may constitute a
new class of macroRNAs.
This thesis proceeds with next-generation sequencing for which various
protocols have been devised to study genomic, transcriptomic, and
epigenomic features. One of the first crucial steps in most NGS data
analyses is the mapping of sequencing reads to a reference
genome. This work introduces algorithmic methods to solve the mapping
tasks for three major NGS protocols: DNA-seq, RNA-seq, and
MethylC-seq. All methods have been thoroughly benchmarked and
integrated into the segemehl mapping suite.
First, mapping of DNA-seq data is facilitated by the core mapping
algorithm of segemehl. Since the initial publication, it has been
continuously updated and expanded. Here, extensive and reproducible
benchmarks are presented that compare segemehl to state-of-the-art
read aligners on various data sets. The results indicate that it is
not only more sensitive in finding the optimal alignment with respect
to the unit edit distance but also very specific compared to most
commonly used alternative read mappers. These advantages are
observable for both real and simulated reads, are largely independent
of the read length and sequencing technology, but come at the cost of
higher running time and memory consumption.
Second, the split-read extension of segemehl, presented by Hoffmann,
enables the mapping of RNA-seq data, a computationally more difficult
form of the mapping task due to the occurrence of splicing. Here, the
novel tool lack is presented, which aims to recover missed RNA-seq
read alignments using de novo splice junction information. It
performs very well in benchmarks and may thus be a beneficial
extension to RNA-seq analysis pipelines.
Third, a novel method is introduced that facilitates the mapping of
bisulfite-treated sequencing data. This protocol is considered the
gold standard in genome-wide studies of DNA methylation, one of the
major epigenetic modifications in animals and plants. The treatment of
DNA with sodium bisulfite selectively converts unmethylated cytosines
to uracils, while methylated ones remain unchanged. The bisulfite
extension developed here performs seed searches on a collapsed
alphabet followed by bisulfite-sensitive dynamic programming
alignments. Thus, it is insensitive to bisulfite-related mismatches
and does not rely on post-processing, in contrast to other methods. In
comparison to state-of-the-art tools, this method achieves
significantly higher sensitivities and performs time-competitive in
mapping millions of sequencing reads to vertebrate
genomes. Remarkably, the increase in sensitivity does not come at the
cost of decreased specificity and thus may finally result in a better
performance in calling the methylation rate.
Lastly, the potential of mapping strategies for de novo genome
assemblies is demonstrated with the introduction of a new guided
assembly procedure. It incorporates mapping as major component and
uses the additional information (e.g., annotation) as guide. With this
method, the complete mitochondrial genome of Eulimnogammarus verrucosus has been
successfully assembled even though the sequencing library has been
heavily dominated by nuclear DNA.
In summary, this thesis introduces algorithmic methods that
significantly improve the analysis of tiling array, DNA-seq, RNA-seq,
and MethylC-seq data, and proposes standards for benchmarking NGS read
aligners. Moreover, it presents a new guided assembly procedure that
has been successfully applied in the de novo assembly of a
crustacean mitogenome.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und dem Benchmarken von
Verfahren zur Analyse von Daten aus Hochdurchsatz-Technologien, wie
Tiling Arrays oder Hochdurchsatz-Sequenzierung. Tiling Arrays bildeten
lange Zeit die Grundlage für die genomweite Untersuchung des
Transkriptoms und kamen beispielsweise bei der Identifizierung
funktioneller Elemente im menschlichen Genom zum Einsatz. In dieser
Arbeit wird ein neues statistisches Verfahren zur Auswertung von
Tiling Array-Daten vorgestellt. Darin werden Segmente als exprimiert
klassifiziert, wenn sich deren Signale signifikant von der
Hintergrundverteilung unterscheiden. Dadurch werden keine auf den
Datensatz abgestimmten Parameterwerte benötigt. Die hier
vorgestellte Methode erkennt differentiell exprimierte Segmente in
biologischen Daten bei gleicher Sensitivität mit geringerer
Falsch-Positiv-Rate im Vergleich zu den derzeit hauptsächlich
eingesetzten Verfahren. Zudem ist die Methode bei der Erkennung von
Exon-Intron Grenzen präziser. Die Suche nach Anhäufungen
exprimierter Segmente hat darüber hinaus zur Entdeckung von sehr
langen Regionen geführt, welche möglicherweise eine neue
Klasse von macroRNAs darstellen.
Nach dem Exkurs zu Tiling Arrays konzentriert sich diese Arbeit nun
auf die Hochdurchsatz-Sequenzierung, für die bereits verschiedene
Sequenzierungsprotokolle zur Untersuchungen des Genoms, Transkriptoms
und Epigenoms etabliert sind. Einer der ersten und entscheidenden
Schritte in der Analyse von Sequenzierungsdaten stellt in den meisten
Fällen das Mappen dar, bei dem kurze Sequenzen (Reads) auf ein
großes Referenzgenom aligniert werden. Die vorliegende Arbeit
stellt algorithmische Methoden vor, welche das Mapping-Problem für
drei wichtige Sequenzierungsprotokolle (DNA-Seq, RNA-Seq und
MethylC-Seq) lösen. Alle Methoden wurden ausführlichen
Benchmarks unterzogen und sind in der segemehl-Suite integriert.
Als Erstes wird hier der Kern-Algorithmus von segemehl vorgestellt,
welcher das Mappen von DNA-Sequenzierungsdaten ermöglicht. Seit
der ersten Veröffentlichung wurde dieser kontinuierlich optimiert
und erweitert. In dieser Arbeit werden umfangreiche und auf
Reproduzierbarkeit bedachte Benchmarks präsentiert, in denen
segemehl auf zahlreichen Datensätzen mit bekannten
Mapping-Programmen verglichen wird. Die Ergebnisse zeigen, dass
segemehl nicht nur sensitiver im Auffinden von optimalen Alignments
bezüglich der Editierdistanz sondern auch sehr spezifisch im
Vergleich zu anderen Methoden ist. Diese Vorteile sind in realen und
simulierten Daten unabhängig von der Sequenzierungstechnologie
oder der Länge der Reads erkennbar, gehen aber zu Lasten einer
längeren Laufzeit und eines höheren Speicherverbrauchs.
Als Zweites wird das Mappen von RNA-Sequenzierungsdaten untersucht,
welches bereits von der Split-Read-Erweiterung von segemehl
unterstützt wird. Aufgrund von Spleißen ist diese Form des
Mapping-Problems rechnerisch aufwendiger. In dieser Arbeit wird das
neue Programm lack vorgestellt, welches darauf abzielt, fehlende
Read-Alignments mit Hilfe von de novo Spleiß-Information zu
finden. Es erzielt hervorragende Ergebnisse und stellt somit eine
sinnvolle Ergänzung zu Analyse-Pipelines für
RNA-Sequenzierungsdaten dar.
Als Drittes wird eine neue Methode zum Mappen von Bisulfit-behandelte
Sequenzierungsdaten vorgestellt. Dieses Protokoll gilt als
Goldstandard in der genomweiten Untersuchung der DNA-Methylierung,
einer der wichtigsten epigenetischen Modifikationen in Tieren und
Pflanzen. Dabei wird die DNA vor der Sequenzierung mit Natriumbisulfit
behandelt, welches selektiv nicht methylierte Cytosine zu Uracilen
konvertiert, während Methylcytosine davon unberührt
bleiben. Die hier vorgestellte Bisulfit-Erweiterung führt die
Seed-Suche auf einem reduziertem Alphabet durch und verifiziert die
erhaltenen Treffer mit einem auf dynamischer Programmierung
basierenden Bisulfit-sensitiven Alignment-Algorithmus. Das verwendete
Verfahren ist somit unempfindlich gegenüber
Bisulfit-Konvertierungen und erfordert im Gegensatz zu anderen
Verfahren keine weitere Nachverarbeitung. Im Vergleich zu aktuell
eingesetzten Programmen ist die Methode sensitiver und benötigt
eine vergleichbare Laufzeit beim Mappen von Millionen von Reads auf
große Genome. Bemerkenswerterweise wird die erhöhte
Sensitivität bei gleichbleibend guter Spezifizität
erreicht. Dadurch könnte diese Methode somit auch bessere
Ergebnisse bei der präzisen Bestimmung der Methylierungsraten
erreichen.
Schließlich wird noch das Potential von Mapping-Strategien für
Assemblierungen mit der Einführung eines neuen,
Kristallisation-genanntes Verfahren zur unterstützten
Assemblierung aufgezeigt. Es enthält Mapping als Hauptbestandteil
und nutzt Zusatzinformation (z.B. Annotationen) als
Unterstützung. Dieses Verfahren ermöglichte die erfolgreiche
Assemblierung des kompletten mitochondrialen Genoms von Eulimnogammarus verrucosus trotz
einer vorwiegend aus nukleärer DNA bestehenden genomischen
Bibliothek.
Zusammenfassend stellt diese Arbeit algorithmische Methoden vor,
welche die Analysen von Tiling Array, DNA-Seq, RNA-Seq und MethylC-Seq
Daten signifikant verbessern. Es werden zudem Standards für den
Vergleich von Programmen zum Mappen von Daten der
Hochdurchsatz-Sequenzierung vorgeschlagen. Darüber hinaus wird ein
neues Verfahren zur unterstützten Genom-Assemblierung vorgestellt,
welches erfolgreich bei der de novo-Assemblierung eines
mitochondrialen Krustentier-Genoms eingesetzt wurde.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Genominformatik, Tiling Arrays, Mapping, Split-Read Mapping, Bisulfite-behandelte Sequenzierungsdaten, unterstützte Assemblierung
Genome informatics, mapping, split-read mapping, bisulfite-treated sequencing data, guided assembly
Otto, Christian
Stadler, Peter F.
Morgenstern, Burkard
Universität Leipzig
2015-03-23
2014-05-12
2015-02-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12140
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A12140/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:12144
2021-03-29T08:28:41Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Isomorphic chain complexes of Hamiltonian dynamics on tori
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-123279
eng
In this thesis we construct for a given smooth, generic Hamiltonian
H on the 2n dimensional torus a chain-isomorphism between the Morse complex of the Hamiltonian action on the free loop space of the torus and the Floer-complex. Though both complexes are generated by the critical points of the Hamiltonian action, their boundary operators differ. Therefore the construction of the isomorphism is based on counting the moduli spaces of hybrid-type solutions which involves stating a new non-Lagrangian boundary value problem for Cauchy-Riemann type operators not yet studied in Floer theory.
It is crucial for the statement that the torus is compact, possesses trivial tangent bundle and an additive structure. We finally want to note that the problem is completely symmetric.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Floer Homologie, Morse Homologie, Kettenisomorphismus
Floer homology, Morse homology, chain isomorphism
Hecht, Michael
Schwarz, Matthias
Majer, Pietro
Fakultät für Mathematik
2013-10-02
2012-06-22
2013-07-17
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:29:16Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
ddc:570
openaire
Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Modifizierung der Substratspezifität einer Amin-Pyruvat-Aminotransferase
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-125429
ger
Mit Aminotransferasen können chirale Amine auf biotechnologischem Weg hergestellt werden. Diese besitzen große Bedeutung als Bausteine für weitere Synthesen in der pharmazeutischen und agrochemischen Industrie. Da natürlich vorkommende Enzyme oft nicht die gewünschte Substratspezifität für bestimmte industrielle Anwendungen besitzen, ist eine Optimierung durch Mutagenese notwendig. Solche Entwicklungen sind jedoch oft mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Die Optimierung kann entweder ungezielt durch empirische Methoden oder gezielt unter Einbeziehung von Informationen über das Enzym erfolgen. Die notwendigen Daten können als Vorbereitung zu konkreten Produktentwicklungen durch Untersuchungen an potentiell geeigneten Enzymen gewonnen werden. Um einen solchen rationalen Ansatz bei der einer speziellen Amin-Pyruvat-Aminotransferase zu ermöglichen, war es Ziel der vorliegenden Arbeit die Grundlagen für die Veränderung der Substratspezifität dieses Enzyms zu erarbeiten.
Zunächst wurden strukturelle Informationen durch ein Homologie-Modell gewonnen und später durch eine experimentell bestimmte Struktur ergänzt. Mit dieser Struktur wurden die Substrat-bindenden Reste identifiziert und zunächst der Einfluss auf die Substratbindung durch ortsgerichtete Mutagenese überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass alle acht ausgewählten Aminosäurereste an der Substratbindung beteiligt sind. Zudem wurde unter diesen Positionen nach Mutanten gesucht, die neue Substrate umsetzen können. Eine Reihe von Mutanten wurde identifiziert, die verschiedene neue Substrate umsetzen. Für zwei Positionen konnten eine Reihe von Mutanten identifiziert werden, die neue Substrate akzeptieren. Durch die Art der Seitenketten, die Position der Aminosäuren und der chemischen Struktur der akzeptierten Substrate konnten eine Reihe von Aussagen über den Mechanismus der Substratbindung für diese Amin-Pyruvat-Aminotransferase gemacht werden. Außerdem wurde die Zweckmäßigkeit der eingesetzten theoretischen und experimentellen Methoden für die Anwendung bei Entwicklungen mit Enzymen dieser Klasse gezeigt.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/570
ddc:570
info:eu-repo/classification/ddc/572
ddc:572
Enzym;Substratspezifität;Acetophenon;Amine
Enzym,Aminotransferase,Transaminase,Substratspezifität,Homologiemodellierung,Acetophenon,Methylbenzylamin,Enzymdesign,Chirale Amine
Enzyme,Enzyme Engineering,Molecular Modelling,Aminotransferase
Seidel, Christian
Beck-Sickinger, Annette
Hahn, Ulrich
Universität Leipzig
2013-11-14
2012-11-19
2013-03-08
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:29:17Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Linear Approximation of Groups and Ultraproducts of Compact Simple Groups
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-125643
eng
We derive basic properties of groups which can be approximated with matrices. These include closure of classes of such groups under group theoretic constructions including direct and inverse limits and free products. We show that metric ultraproducts of projective linear groups over fields of different characteristics are not isomorphic. We further prove that the lattice of normal subgroups in ultraproducts of compact simple groups is distributive. It is linearly ordered in the case of finite simple groups or Lie groups of bounded rank.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
sofische Gruppen, linear sofische Gruppen, Ultraprodukte, metrische Ultraprodukte, kompakte einfache Gruppen
sofic groups, linearly sofic groups, ultraproducts, metric ultraproducts, compact simple groups
Stolz, Abel
Thom, Andreas
Nikolov, Nikolay
Universität Leipzig
2013-10-23
2013-04-23
2013-10-17
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:29:31Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
The Orthology Road: Theory and Methods in Orthology Analysis
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-127823
eng
The evolution of biological species depends on changes in genes. Among these changes are the gradual accumulation of DNA mutations, insertions and deletions, duplication of genes, movements of genes within and between chromosomes, gene losses and gene transfer. As two populations of the same species evolve independently, they will eventually become reproductively isolated and become two distinct species. The evolutionary history of a set of related species through the repeated occurrence of this speciation process can be represented as a tree-like structure, called a phylogenetic tree or a species tree. Since duplicated genes in a single species also independently accumulate point mutations, insertions and deletions, they drift apart in composition in the same way as genes in two related species. The divergence of all the genes descended from a single gene in an ancestral species can also be represented as a tree, a gene tree that takes into account both speciation and duplication events.
In order to reconstruct the evolutionary history from the study of extant species, we use sets of similar genes, with relatively high degree of DNA similarity and usually with some functional resemblance, that appear to have been derived from a common ancestor. The degree of similarity among different instances of the “same gene” in different species can be used to explore their evolutionary history via the reconstruction of gene family histories, namely gene trees.
Orthology refers specifically to the relationship between two genes that arose by a speciation event, recent or remote, rather than duplication. Comparing orthologous genes is essential to the correct reconstruction of species trees, so that detecting and identifying orthologous genes is an important problem, and a longstanding challenge, in comparative and evolutionary genomics as well as phylogenetics.
A variety of orthology detection methods have been devised in recent years. Although many of these methods are dependent on generating gene and/or species trees, it has been shown that orthology can be estimated at acceptable levels of accuracy without having to infer gene trees and/or reconciling gene trees with species trees. Therefore, there is good reason to look at the connection of trees and orthology from a different angle: How much information about the gene tree, the species tree, and their reconciliation is already contained in the orthology relation among genes? Intriguingly, a solution to the first part of this question has already been given by Boecker and Dress [Boecker and Dress, 1998] in a different context. In particular, they completely characterized certain maps which they called symbolic ultrametrics. Semple and Steel [Semple and Steel, 2003] then presented an algorithm that can be used to reconstruct a phylogenetic tree from any given symbolic ultrametric. In this thesis we investigate a new characterization of orthology relations, based on symbolic ultramterics for recovering the gene tree.
According to Fitch’s definition [Fitch, 2000], two genes are (co-)orthologous if their last common ancestor in the gene tree represents a speciation event. On the other hand, when their last common ancestor is a duplication event, the genes are paralogs. The orthology relation on a set of genes is therefore determined by the gene tree and an “event labeling” that identifies each interior vertex of that tree as either a duplication or a speciation event. In the context of analyzing orthology data, the problem of reconciling event-labeled gene trees with a species tree appears as a variant of the reconciliation problem where genes trees have no labels in their internal vertices. When reconciling a gene tree with a species tree, it can be assumed that the species tree is correct or, in the case of a unknown species tree, it can be inferred. Therefore it is crucial to know for a given gene tree whether there even exists a species tree. In this thesis we characterize event-labelled gene trees for which a species tree exists and species trees to which event-labelled gene trees can be mapped. Reconciliation methods are not always the best options for detecting orthology. A fundamental problem is that, aside from multicellular eukaryotes, evolution does not seem to have conformed to the descent-with-modification model that gives rise to tree-like phylogenies. Examples include many cases of prokaryotes and viruses whose evolution involved horizontal gene transfer. To treat the problem of distinguishing orthology and paralogy within a more general framework, graph-based methods have been proposed to detect and differentiate among evolutionary relationships of genes in those organisms. In this work we introduce a measure of orthology that can be used to test graph-based methods and reconciliation methods that detect orthology. Using these results a new algorithm BOTTOM-UP to determine whether a map from the set of vertices of a tree to a set of events is a symbolic ultrametric or not is devised. Additioanlly, a simulation environment designed to generate large gene families with complex duplication histories on which reconstruction algorithms can be tested and software tools can be benchmarked is presented.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Phylogenetik, Phylogenomik, Orthologien
Phylogenetics, Phylogenomics, Orthology, Reconciliation
Hernandez Rosales, Maribel
Stadler, Peter F.
Sankoff, David
Universität Leipzig
2013-11-14
2013-10-06
2013-06-09
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:12247
2021-03-29T08:29:59Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Efficient Extraction and Query Benchmarking of Wikipedia Data
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-130593
eng
Knowledge bases are playing an increasingly important role for integrating information between systems and over the Web. Today, most knowledge bases cover only specific domains, they are created by relatively small groups of knowledge engineers, and it is very cost intensive to keep them up-to-date as domains change. In parallel, Wikipedia has grown into one of the central knowledge sources of mankind and is maintained by thousands of contributors. The DBpedia (http://dbpedia.org) project makes use of this large collaboratively edited knowledge source by extracting structured content from it, interlinking it with other knowledge bases, and making the result publicly available. DBpedia had and has a great effect on the Web of Data and became a crystallization point for it. Furthermore, many companies and researchers use DBpedia and its public services to improve their applications and research approaches.
However, the DBpedia release process is heavy-weight and the releases are
sometimes based on several months old data. Hence, a strategy to keep DBpedia always in synchronization with Wikipedia is highly required. In this thesis we propose the DBpedia Live framework, which reads a continuous stream of updated Wikipedia articles, and processes it. DBpedia Live processes that stream on-the-fly to obtain RDF data and updates the DBpedia knowledge base with the newly extracted data. DBpedia Live also publishes the newly added/deleted facts in files, in order to enable synchronization between our DBpedia endpoint and other DBpedia mirrors. Moreover, the new DBpedia Live framework incorporates several significant features, e.g. abstract extraction, ontology changes, and changesets publication.
Basically, knowledge bases, including DBpedia, are stored in triplestores in
order to facilitate accessing and querying their respective data. Furthermore, the triplestores constitute the backbone of increasingly many Data Web applications. It is thus evident that the performance of those stores is mission critical for individual projects as well as for data integration on the Data Web in general.
Consequently, it is of central importance during the implementation of any of these applications to have a clear picture of the weaknesses and strengths of current triplestore implementations. We introduce a generic SPARQL benchmark creation procedure, which we apply to the DBpedia knowledge base. Previous approaches often compared relational and triplestores and, thus, settled on measuring performance against a relational database which had been converted to RDF by using SQL-like queries. In contrast to those approaches, our benchmark is based on queries that were actually issued by humans and applications against existing RDF data not resembling a relational schema. Our generic procedure for benchmark creation is based on query-log mining, clustering and SPARQL feature analysis. We argue that a pure SPARQL benchmark is more useful to compare existing triplestores and provide results for the popular triplestore implementations Virtuoso, Sesame, Apache Jena-TDB, and BigOWLIM. The subsequent comparison of our results with other benchmark results indicates that the performance of triplestores is by far less homogeneous than suggested by previous benchmarks.
Further, one of the crucial tasks when creating and maintaining knowledge bases is validating their facts and maintaining the quality of their inherent data. This task include several subtasks, and in thesis we address two of those major subtasks, specifically fact validation and provenance, and data quality The subtask fact validation and provenance aim at providing sources for these facts in order to ensure correctness and traceability of the provided knowledge This subtask is often addressed by human curators in a three-step process: issuing appropriate keyword queries for the statement to check using standard search engines, retrieving potentially relevant documents and screening those documents for relevant content. The drawbacks of this process are manifold. Most importantly, it is very time-consuming as the experts have to carry out several search processes and must often read several documents. We present DeFacto (Deep Fact Validation), which is an algorithm for validating facts by finding trustworthy sources for it on the Web. DeFacto aims to provide an effective way of validating facts by supplying the user with relevant excerpts of webpages as well as useful additional information including a score for the confidence DeFacto has in the correctness of the input fact. On the other hand the subtask of data quality maintenance aims at evaluating and continuously improving the quality of data of the knowledge bases. We present a methodology for assessing the quality of knowledge bases’ data, which comprises of a manual and a semi-automatic process. The first phase includes the detection of common quality problems and their representation in a quality problem taxonomy. In the manual process, the second phase comprises of the evaluation of a large number of individual resources, according to the quality problem taxonomy via crowdsourcing. This process is accompanied by a tool wherein a user assesses an individual resource and evaluates each fact for correctness. The semi-automatic process involves the generation and verification of schema axioms. We report the results obtained by applying this methodology to DBpedia.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Knowledge base, DBpedia, Benchmarking, Data Quality
Morsey, Mohamed
Fähnrich, Klaus-Peter
Auer, Sören
Lehmann, Jens
Gaedke, Martin
Der Fakultät at für Mathematik und Informatik
2014-01-06
2013-07-18
2013-04-12
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:30:14Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Asymptotische Resultate über Lokalzeiten von Irrfahrten im Zd
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-131580
ger
Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist das Verhalten sogenannter Selbstüberschneidungslokalzeiten $\\|\\ell_t\\|_p^p$ einer zeitstetigen Irrfahrt $(S_r)_r$ auf dem $d$-dimensionalen Gitter $\\Z^d$.
Dabei ist für $p>1$ die Funktion $\\ell_t$ definiert durch
$$
\\ell_t(z):=\\int_{0}^{t}\\1_{\\{S_r=z\\}}\\,\\d r\\nonumber
$$
und bezeichnet die Aufenthaltsdauer der Irrfahrt bis zum Zeitpunkt $t\\in(0,\\infty)$ im Punkt $z\\in\\Z^d$.
Ziel ist es, ein Prinzip großer Abweichungen zu entwickeln, d.h. das Hauptaugenmerk liegt auf dem asymptotischen Verhalten der Wahrscheinlichkeit,
dass die Selbstüberschneidungslokalzeiten von ihrem Erwartungswert in erheblichem Maße nach oben abweichen. Mit anderen Worten; es soll das asymptotische Verhalten von
$$
\\log\\P(\\|\\ell_t\\|_p^p\\geq r^p_t)
$$
genau bestimmt werden, wobei $r_t^p\\in(0,\\infty)$ schneller als der Erwartungswert $\\E[\\|\\ell_t\\|_p^p]$ gegen unendlich streben soll.
Dieses Verhalten kann dabei durch $t$, $r_t$ und eine gewisse Variationsformel beschrieben werden.
Es wird sich herausstellen, dass es zwei Fälle zu betrachten gilt, in denen sich das probabilistisch beste Verhalten stark unterscheidet; die genaue Position des Phasenübergangs hängt dabei von den Parametern $p$ und $d$ ab.
Im Vorgriff auf die Resultate kann man festhalten, dass die nötigen Selbstüberschneidungen in kleinen Dimensionen (im sogenannten subkritischen Fall) über einen großen Bereich erfolgen,
aufgrund dessen bei der mathematischen Modellierung eine Reskalierung erforderlich ist.
In hohen Dimensionen (dem sogenannten superkritischen Fall) ist dies nicht nötig, da die erforderlichen Selbstüberschneidungen innerhalb eines begrenzten Intervalles erfolgen.
Das Interesse an der Untersuchung entstand unter anderem aus der Verbindung zu Modellen der statistischen Mechanik (parabolisches Anderson Modell) und zur Variationsanalysis.
In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl an Methoden benutzt, um dieses Problem zu lösen.
In der vorliegenden Dissertation soll die sogenannte Momentenmethode bestmöglich ausgereizt werden und es wird gezeigt, welche Ergebnisse damit möglich sind.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Lokalzeiten, große Abweichungen, Selbstüberschneidung
Local times, large deviation, self-intersection
Becker, Mathias
König, Wolfgang
von Renesse, Max-Konstantin
Universität Leipzig
2014-01-15
2013-01-31
2013-11-13
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:30:23Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Fast, Parallel Techniques for Time-Domain Boundary Integral Equations
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-132183
eng
This work addresses the question of the efficient numerical solution of time-domain boundary integral equations with retarded potentials arising in the problems of acoustic and electromagnetic scattering. The convolutional form of the time-domain boundary operators allows to discretize them with the help of Runge-Kutta convolution quadrature. This method combines Laplace-transform and time-stepping approaches and requires the explicit form of the fundamental solution only in the Laplace domain to be known. Recent numerical and analytical studies revealed excellent properties of Runge-Kutta convolution quadrature, e.g. high convergence order, stability, low dissipation and dispersion.
As a model problem, we consider the wave scattering in three dimensions. The convolution quadrature discretization of the indirect formulation for the three-dimensional wave equation leads to the lower triangular Toeplitz system of equations. Each entry of this system is a boundary integral operator with a kernel defined by convolution quadrature. In this work we develop an efficient method of almost linear complexity for the solution of this system based on the existing recursive algorithm. The latter requires the construction of many discretizations of the Helmholtz boundary single layer operator for a wide range of complex wavenumbers. This leads to two main problems:
the need to construct many dense matrices and to evaluate many singular and near-singular integrals.
The first problem is overcome by the use of data-sparse techniques, namely, the high-frequency fast multipole method (HF FMM) and H-matrices. The applicability of both techniques for the discretization of the Helmholtz boundary single-layer operators with complex wavenumbers is analyzed. It is shown that the presence of decay can favorably affect the length of the fast multipole expansions and thus reduce the matrix-vector multiplication times. The performance of H-matrices and the HF FMM is compared for a range of complex wavenumbers, and the strategy to choose between two techniques is suggested.
The second problem, namely, the assembly of many singular and nearly-singular integrals, is solved by the use of the Huygens principle. In this work we prove that kernels of the boundary integral operators $w_n^h(d)$ ($h$ is the time step and $t_n=nh$ is the time) exhibit exponential decay outside of the neighborhood of $d=nh$ (this is the consequence of the Huygens principle). The size of the support of these kernels for fixed $h$ increases with $n$ as $n^a,a<1$, where $a$ depends on the order of the Runge-Kutta method and is (typically) smaller for Runge-Kutta methods of higher order. Numerical experiments demonstrate that theoretically predicted values of $a$ are quite close to optimal.
In the work it is shown how this property can be used in the recursive algorithm to construct only a few matrices with the near-field, while for the rest of the matrices the far-field only is assembled. The resulting method allows to solve the three-dimensional wave scattering problem with asymptotically almost linear complexity. The efficiency of the approach is confirmed by extensive numerical experiments.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wellengleichung, retardierte Potential, Randelementmethode, Zeitbereichs-Randintegralgleichung, Faltungsquadratur, Runge-Kutta-Verfahren, hierarchische Matrizen, Fast Multipole Methoden
wave equation, retarder potential, boundary element method, time-domain boundary integral equation, convolution quadrature, Runge-Kutta method, hierarchical matrices, fast multipole methods, data-sparse techniques
Kachanovska, Maryna
Banjai, Lehel
Hackbusch, Wolfgang
Schädle, Achim
Universität Leipzig
Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften
2014-01-27
2013-10-10
2014-01-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:30:34Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Metalogical Contributions to the Nonmonotonic Theory of Abstract Argumentation
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-132973
eng
The study of nonmonotonic logics is one mayor field of Artificial Intelligence (AI). The reason why such kind of formalisms are so attractive to model human reasoning is that they allow to withdraw former conclusion. At the end of the 1980s the novel idea of using argumentation to model nonmonotonic reasoning emerged in AI. Nowadays argumentation theory is a vibrant research area in AI, covering aspects of knowledge representation, multi-agent systems, and also philosophical questions.
Phan Minh Dung’s abstract argumentation frameworks (AFs) play a dominant role in the field of argumentation. In AFs arguments
and attacks between them are treated as primitives, i.e. the
internal structure of arguments is not considered. The major focus is
on resolving conflicts. To this end a variety of semantics have been defined, each of them specifying acceptable sets of arguments, so-called extensions, in a particular way. Although, Dung-style AFs are among the simplest argumentation systems one can think of, this approach is still powerful. It can be seen as a general theory capturing several nonmonotonic formalisms as well as a tool for solving well-known problems as the stable-marriage problem.
This thesis is mainly concerned with the investigation of metalogical
properties of Dung’s abstract theory. In particular, we provide cardinality, monotonicity and splitting results as well as characterization theorems for equivalence notions. The established results have theoretical and practical gains. On the one hand, they yield deeper theoretical insights into how this nonmonotonic theory works, and on the other the obtained results can be used to refine existing algorithms or even give rise to new computational procedures. A further main part is the study of problems regarding dynamic aspects of abstract argumentation. Most noteworthy we solve the so-called enforcing and the more general minimal change problem for a huge number of semantics.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
nicht-monotone Logik, argumentation
nonmonotonic logics, abstract argumentation, metalogical analysis
Baumann, Ringo
Brewka, Gerhard
Baroni, Pietro
Leipzig University
2014-02-03
2013-10-17
2014-01-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:30:32Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Amenable groups and a geometric view on unitarisability
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-132865
eng
We investigate unitarisability of groups by looking at induced actions on the cone of positive operators.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
unitarisability, amenable, group, barycenter,
Schlicht, Peter
Thom, Andreas
Pisier, Gilles
Universität Leipzig
2014-02-03
2013-09-26
2014-01-29
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:32:43Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Nonparametric statistical inference for functional brain information mapping
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-143884
eng
An ever-increasing number of functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies are now using information-based multi-voxel pattern analysis (MVPA) techniques to decode mental states. In doing so, they achieve a significantly greater sensitivity compared to when they use univariate analysis frameworks. Two most prominent MVPA methods for information mapping are searchlight decoding and classifier weight mapping. The new MVPA brain mapping methods, however, have also posed new challenges for analysis and statistical inference on the group level. In this thesis, I discuss why the usual procedure of performing t-tests on MVPA derived information maps across subjects in order to produce a group statistic is inappropriate. I propose a fully nonparametric solution to this problem, which achieves higher sensitivity than the most commonly used t-based procedure. The proposed method is based on resampling methods and preserves the spatial dependencies in the MVPA-derived information maps. This enables to incorporate a cluster size control for the multiple testing problem. Using a volumetric searchlight decoding procedure and classifier weight maps, I demonstrate the validity and sensitivity of the new approach using both simulated and real fMRI data sets. In comparison to the standard t-test procedure implemented in SPM8, the new results showed a higher sensitivity and spatial specificity.
The second goal of this thesis is the comparison of the two widely used information mapping approaches -- the searchlight technique and classifier weight mapping. Both methods take into account the spatially distributed patterns of activation in order to predict stimulus conditions, however the searchlight method solely operates on the local scale. The searchlight decoding technique has furthermore been found to be prone to spatial inaccuracies. For instance, the spatial extent of informative areas is generally exaggerated, and their spatial configuration is distorted. In this thesis, I compare searchlight decoding with linear classifier weight mapping, both using the formerly proposed non-parametric statistical framework using a simulation and ultra-high-field 7T experimental data. It was found that the searchlight method led to spatial inaccuracies that are especially noticeable in high-resolution fMRI data. In contrast, the weight mapping method was more spatially precise, revealing both informative anatomical structures as well as the direction by which voxels contribute to the classification. By maximizing the spatial accuracy of ultra-high-field fMRI results, such global multivariate methods provide a substantial improvement for characterizing structure-function relationships.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
fMRI, nonparametric, statistics, MVPA, pattern classification, functional magnetic resonance imaging, multivariate, searchlight, decoding
Stelzer, Johannes
Bogdan, Martin
Kriegeskorte, Nikolaus
Universität Leipzig
2014-05-26
2013-07-06
2014-04-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12468
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A12468/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:12476
2021-03-29T08:32:50Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Ein matrizielles finites Momentenproblem vom Stieltjes-Typ
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-144041
ger
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den finiten matriziellen Momentenproblemen von Stieltjes-Typ und beschreibt unter Verwendung der Methode der Fundamentalen Matrixungleichungen die Lösungsmenge durch gebrochen lineare Transformationen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Momentenproblem, Fundamentale Matrixungleichungen
Moment problems, fundamental matrix inequalities
Makarevich, Tatsiana
Fritzsche, Bernd
Bultheel, Adhemar
Universität Leipzig
2014-05-26
2014-01-24
2014-04-13
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:32:50Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Relative Timing of Intron Gain and a New Marker for Phylogenetic Analyses
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-144067
eng
Despite decades of effort by molecular systematists, the trees of life of eukaryotic organisms still remain partly unresolved or in conflict with each other. An ever increasing number of fully-sequenced genomes of various eukaryotes allows to consider gene and species phylogenies at genome-scale. However, such phylogenomics-based approaches also revealed that more taxa and more and more gene sequences are not the ultimate solution to fully resolve these conflicts, and that there is a need for sequence-independent phylogenetic meta-characters that are derived from genome sequences.
Spliceosomal introns are characteristic features of eukaryotic nuclear genomes. The relatively rare changes of spliceosomal intron positions have already been used as genome-level markers, both for the estimation of intron evolution and phylogenies, however with variable success. In this thesis, a specific subset of these changes is introduced and established as a novel phylogenetic marker, termed near intron pair (NIP). These characters are inferred from homologous genes that contain mutually-exclusive intron presences at pairs of coding sequence (CDS) positions in close proximity. The idea that NIPs are powerful characters is based on the assumption that both very small exons and multiple intron gains at the same position are rare.
To obtain sufficient numbers of NIP character data from genomic and alignment data sets in a consistent and flexible way, the implementation of a computational pipeline was a main goal of this work. Starting from orthologous (or more general: homologous) gene datasets comprising genomic sequences and corresponding CDS transcript annotations, the multiple alignment generation is an integral part of this pipeline. The alignment can be calculated at the amino acid level utilizing external tools (e.g. transAlign) and results in a codon alignment via back-translation. Guided by the multiple alignment, the positionally homologous intron positions should become apparent when mapped individually for each transcript. The pipeline proceeds at this stage to output portions of the intron-annotated alignment that contain at least one candidate of a NIP character. In a subsequent pipeline script, these collected so-called NIP region files are finally converted to binary state characters representing valid NIPs in dependence of quality filter constraints concerning, e.g., the amino acid alignment conservation around intron loci and splice sites, to name a few. The computational pipeline tools provide the researcher to elaborate on NIP character matrices that can be used for tree inference, e.g., using the maximum parsimony approach.
In a first NIP-based application, the phylogenetic position of major orders of holometabolic insects (more specifically: the Coleoptera-Hymenoptera-Mecopterida trifurcation) was evaluated in a cladistic sense. As already suggested during a study on the eIF2gamma gene based on two NIP cases (Krauss et al. 2005), the genome-scale evaluation supported Hymenoptera as sister group to an assemblage of Coleoptera and Mecopterida, in agreement with other studies, but contradicting the previously established view.
As part of the genome paper describing a new species of twisted-wing parasites (Strepsiptera), the NIP method was employed to help to resolve the phylogenetic position of them within (holometabolic) insects. Together with analyses of sequence patterns and a further meta-character, it revealed twisted-wing parasites as being the closest relatives of the mega-diverse beetles.
NIP-based reconstructions of the metazoan tree covering a broad selection of representative animal species also identified some weaknesses of the NIP approach that may suffer e.g. from alignment/ortholog prediction artifacts (depending on the depth of range of taxa) and systematic biases (long branch attraction artifacts, due to unequal evolutionary rates of intron gain/loss and the use of the maximum parsimony method).
In a further study, the identification of NIPs within the recently diverged genus Drosophila could be utilized to characterize recent intron gain events that apparently involved several cases of intron sliding and tandem exon duplication, albeit the mechanisms of gain for the majority of cases could not be elucidated.
Finally, the NIP marker could be established as a novel phylogenetic marker, in particular dedicated to complementarily explore the wealth of genome data for phylogenetic purposes and to address open questions of intron evolution.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Phylogenetischer Marker, Intron-Position, Intron-Evolution
phylogenetic marker, intron position, intron evolution, maximum parsimony, rare genomic change
Lehmann, Jörg
Stadler, Peter F.
Morgenstern, Burkhard
Universität Leipzig
2014-06-12
2013-09-24
2014-02-12
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:34:52Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Concerning Triangulations of Products of Simplices
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-146377
eng
In this thesis, we undertake a combinatorial study of certain aspects of triangulations of cartesian products of simplices, particularly in relation to their relevance in toric algebra and to their underlying product structure.
The first chapter reports joint work with Samu Potka. The object of study is a class of homogeneous toric ideals called cut ideals of graphs, that were introduced by Sturmfels and Sullivant 2006. Apart from their inherent appeal to combinatorial commutative algebra, these ideals also generalize graph statistical models for binary data and are related to some statistical models for phylogenetic trees.
Specifically, we consider minimal free resolutions for the cut ideals of trees. We propose a method to combinatorially estimate the Betti numbers of the ideals in this class. Using this method, we derive upper bounds for some of the Betti numbers, given by formulas exponential in the number of vertices of the tree.
Our method is based on a common technique in commutative algebra whereby arbitrary homogeneous ideals are deformed to initial monomial ideals, which are easier to analyze while conserving some of the information of the original ideals. The cut ideal of a tree on n vertices turns out to be isomorphic to the Segre product of the cut ideals of its n-1 edges (in particular, its algebraic properties do not depend on its shape). We exploit this product structure to deform the cut ideal of a tree to an initial monomial ideal with a simple combinatorial description: it coincides with the edge ideal of the incomparability graph of the power set of the edges of the tree. The vertices of the incomparability graph are subsets of the edges of the tree, and two subsets form an edge whenever they are incomparable.
In order to obtain algebraic information about these edge ideals, we apply an idea introduced by Dochtermann and Engström in 2009 that consists in regarding the edge ideal of a graph as the (monomial) Stanley-Reisner ideal of the independence complex of the graph. Using Hochster\''s formula for computting Betti numbers of Stanley-Reisner ideals by means of simplicial homology, the computation of the Betti numbers of these monomial ideals is turned to the enumeration of induced subgraphs of the incomparability graph. That the resulting values give upper bounds for the Betti numbers of the cut ideals of trees is an important well-known result in commutative algebra.
In the second chapter, we focus on some combinatorial features of triangulations of the point configuration obtained as the cartesian product of two standard simplices. These were explored in collaboration with César Ceballos and Arnau Padrol, and had a two-fold motivation. On the one hand, we intended to understand the influence of the product structure on the set of triangulations of the cartesian product of two point configurations; on the other hand, the set of all triangulations of the product of two simplices is an intricate and interesting object that has attracted attention both in discrete geometry and in other fields of mathematics such as commutative algebra, algebraic geometry, enumerative geometry or tropical geometry.
Our approach to both objectives is to examine the circumstances under which a triangulation of the polyhedral complex given by the the product of an (n-1)-simplex times the (k-1)-skeleton of a (d-1)-simplex extends to a triangulation of an (n-1)-simplex times a (d-1)-simplex. We refer to the former as a partial triangulation of the product of two simplices.
Our main result says that if d >= k > n, a partial triangulation always extends to a uniquely determined triangulation of the product of two simplices. A somewhat unexpected interpretation of this result is as a finiteness statement: it asserts that if d is sufficiently larger than n, then all partial triangulations are uniquely determined by the (compatible) triangulations of its faces of the form “(n-1)-simplex times n-simplex”. Consequently, one can say that in this situation ‘\''triangulations of an (n-1)-simplex times a (d-1)-simplex are not much more complicated than triangulations of an (n-1)-simplex times an n-simplex\''\''.
The uniqueness assertion of our main result holds already when d>=k>=n. However, the same is not true for the existence assertion; namely, there are non extendable triangulations of an (n-1)-simplex times the boundary of an n-simplex that we explicitly construct.
A key ingredient towards this construction is a triangulation of the product of two (n-1)-simplices that can be seen as its ``second simplest triangulation\''\'' (the simplest being its staircase triangulation). It seems to be knew, and we call it the Dyck path triangulation. This triangulation displays symmetry under the cyclic group of order n that acts by simultaneously cycling the indices of the points in both factors of the product.
Next, we exhibit a natural extension of the Dyck path triangulation to a triangulation of an (n-1)-simplex times an n-simplex that, in a sense, enjoys some sort of ‘\''rigidity\''\'' (it also seems new). Performing a ‘\''local modification\''\'' on the restriction of this extended triangulation to the polyhedral complex given by (n-1)-simplex times the boundary of an n-simplex yields the non-extendable partial triangulation.
The thesis includes two appendices on basic commutative algebra and triangulations of point configuration, included to make it slightly self-contained.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Triangulierungen, Polytope, kombinatorische kommutative Algebra
triangulations, polytopes, combinatorial commutative algebra,
Sarmiento Cortes, Camilo Eduardo
Jost, Jürgen
Sullivant, Seth
Universität Leipzig
Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften
2014-06-30
2013-12-03
2014-05-28
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:35:26Z
qucosa:ubl
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ddc:500
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openaire
EES 2013 - Energy EcoSystems 2013: Leipzig, Germany, 23 - 24 September 2013; proceedings
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-147242
978-3-941608-29-0
ger
eng
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-155763
qucosa:13006
Im Kontext der Energiewende durchlebt die Energiewirtschaft in Deutschland gegenwärtig einen tiefgreifenden Strukturwandel. Der Trend zur Fragmentierung und Dezentralisierung von Marktteilnehmern wird sich in den nächsten Jahren fortsetzen und weiter beschleunigen. Die Komplexität des Energiesystems wird weiter steigen. Gleichzeitig ergeben sich im Zuge dieser Entwicklung für energiewirtschaftliche Akteure (Erzeuger, Verbraucher, Netze, Energiemärkte und IuK-Technologien) vielfältige wirtschaftliche Herausforderungen und Entwicklungsperspektiven. Das Konzept 'Ecosystems' eröffnet innovative Perspektiven auf die zu erwartenden energiewirtschaftlichen Entwicklungen. Es strukturiert das komplexe Zusammenspiel der einzelnen Akteure und Teilsysteme mit der Zielsetzung, das Gesamtsystem sicherer, effizienter und umweltverträglicher zu gestalten. Im Fokus der Energy EcoSystems Conference 2013 stehen hierbei vier Betrachtungsebenen – die physikalische Ebene, die IKT-Ebene, die ökonomische Ebene und die soziokulturelle Ebene – sowie deren ebenenübergreifenden Wechselwirkungen. Mit den Sessions 'Energy EcoSystems heute und morgen', 'Technische Informationsbedarfe im Energy EcoSystem', 'Vermarktung und Verbrauch im Energy EcoSystem\\\', \\\'Erneuerbare Energien im Energy EcoSystem', 'Innovationen im Energy EcoSystem' und 'Quo vadis Energy EcoSystems?' liegen die Schwerpunkte der Konferenz in der Systemintegration von Erneuerbare-Energie-Anlagen, der Flexibilisierung des Verbrauchs auf physikalischer und ökonomischer Ebene, der Standardisierung von Datenformaten und Kommunikationsprotokollen, der Umsetzung steigender informationstechnischer Anforderungen sowie in Ansätzen zur Optimierung des Gesamtsystems. Dieser Tagungsband beinhaltet die wissenschaftlichen Beiträge der Scientific Tracks sowie ausgewählte Präsentationen der Industrie Tracks der Konferenz. Dr. Gerd Arnold, Dr. Stefan Kühne, Johannes Schmidt und Dr. Andrej Werner – das Konferenzkomitee – danken den Teilnehmern für die hochwertigen wissenschaftlichen sowie praxisrelevanten Beiträge und Diskussionen. Weiterhin möchte sich das Konferenzkomitee bei den Projektförderern Sächsische Aufbaubank (SAB), Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) sowie Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) bedanken, welche durch unterschiedliche Förderprogramme die anstehenden Herausforderungen in der Energiewirtschaft und die Entwicklung hin zu einer erfolgreichen und exportierbaren Energiewende unterstützen. Besonderer Dank gilt den Sponsoren perdata Gesellschaft für Informationsverarbeitung mbH und GETEC net AG, durch deren Unterstützung viele Teilnehmer ihre Ergebnisse und Erkenntnisse auf der EcoSystems Conference 2013 vorstellen konnten. Das Konferenzkomitee dankt auch den Mitgliedern des Organisationskomitees –- Axel Hummel, Stefan Sprick und Robert Wehlitz –- für ihr persönliches Engagement und ihre tatkräftige operative Unterstützung. Weitere Informationen zur Energy EcoSystems Conference 2013 sowie die Folien der ReferentInnen finden Sie unter http://ees2013.infai.org. Alle Informationen zur nächsten Energy EcoSystems Conference werden unter http://ees.infai.org bekannt gegeben.:Sabine Wieland: Informationsarchitektur im Smart Meter Umfeld unter Berücksichtigung der aktuellen Netzsituation; Stefan Saatmann und Sandra Maeding: Energiewende und Regulierung — Wie werden Sonne und Wind im Stromnetz integriert und reguliert; Stefan Sprick, Tino Ryll, Kerstin Wurdinger, Andrej Werner, Bogdan Franczyk, Marcus Grieger, Jan Pfeifer und Robert Wehlitz: Regenerative Energien Management-Cockpit (REMC): Informationstransparenz in Energiewertschöpfungsnetzwerken; Hendrik Kondziella und Thomas Bruckner: Modellbasierte Investitionsentscheidungen in dezentralen Energiesystemen; Diana Böttger, Philipp Hanemann und Thomas Bruckner: Wirtschaftlichkeitsanalyse eines virtuellen Kraftwerks in Delitzsch innerhalb des EU-Projektes VIS NOVA; Robert Wehlitz, Andrej Werner, Marcus Grieger, Jan Pfeifer, Bogdan Franczyk, Stefan Sprick und Tino Ryll: Smart Meter Installation Management — Prototypgestützte Digitalisierung von Smart Meter Montageprozessen;
Marcus Grieger, Andrej Werner, Robert Wehlitz, Jan Pfeifer, Stefan Sprick, Tino Ryll und Bogdan Franczyk: How ICT Could Accelerate the Smart Meter Installation Process — An Assessment of Rollout Experiences; Heiko Mevert: Smart-Metering: Theorie und Praxis;
Hartmut Entrup: Anforderungen an IT-Systeme im Zuge der Einführung intelligenter Messsysteme; Martin Winter: Dynamische Anbindung dezentraler Energieanlagen mit IEC 61850; Olaf Krietsch: Verbindungen zwischen SRL-Anbieter und Übertragungsnetzbetreibern gemäß 'Mindestanforderungen an die Informationstechnik für die Erbringung von Sekundärregelleistung'; Sabrina Schlammerl: Innovative Services in der Windenergie: Der Einsatz von RDS-PP und dessen Bedeutung für das Life Cycle Management; Christian Schweitzer: Lebenslaufakte: Ganzheitlicher Ansatz für einen gesicherten Anlagenbetrieb; Rene Baumann: Vermarktungskonzepte für dezentrale Anlagen; Heike Diebler und Lutz Maicher: Energiekosten sparen durch Energetische Transparenz in der verarbeitenden Industrie – ein Praxisbericht; Philipp Guttenberg, Heinrich Hördegen: Betriebsoptimierung für Energiespeicher durch Energieflussmodellierung; Winfried Damm: Regenerative Energieversorgung einer Großstadt, Stadtwerke Leipzig; Uwe Härling: Herausforderungen der Energiewende für das Verteilnetz der MITNETZ STROM; Matthias Müller-Mienack: Integration Erneuerbarer Energien — Notwendige Werkzeuge für den ÜNB; Martin Jarosch-Mitko: Eine Integrationsplattform für Erneuerbare-Energie-Anlagen; Stephan Witt: Energiesysteme als Business Ecosystems – Bedeutung für die strategische Planung und das Innovationsmanagement am Beispiel dezentraler Netzsteuerungsparadigmen; Thomas Bruckner: Die Energiewende in Deutschland – Technologische Lösungen und energiewirtschaftliche Herausforderungen
Energy Ecosystems, Energieinformatik, Erneuerbare Energien, Konferenz, Energiekonferenz, Informationssysteme
Energy Ecosystems, Sustainable Energy, Renewable Energy, Informations Systems
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Informatik; Erneuerbare Energien; Informationssystem
Werner, Andrej
Kühne, Stefan
Arnold, Gerd
Schmidt, Johannes
evermind GmbH
Universität Leipzig
Institut für Angewandte Informatik (InfAI) e. V. an der Universität Leipzig
2013
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2014-12-11
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2021-03-29T08:35:27Z
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openaire
Betriebsführung und Instandhaltung regenerativer Energieanlagen: Fachtagung BIREA am 24. und 25. September 2012 in Leipzig
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-147252
978-3-941608-25-2
ger
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-155763
qucosa:13006
Der vorliegende 38. Band der Reihe 'Leipziger Beiträge zur Informatik' fasst die Ergebnisse der Fachtagung 'Betriebsführung und Instandhaltung regenerativer Energieanlagen (BIREA)' am 24. und 25. September 2012 in Leipzig zusammen. Die Fachtagung adressierte aktuelle Herausforderungen der Energiewirtschaft im Allgemeinen und der Branche der Erneuerbaren Energien im Speziellen. Der Anteil erneuerbarer Energien am Bruttostromverbrauch wird sich von derzeit ca. 17 % im Jahre 2020 auf 35% verdoppeln und langfristig bis auf 80% steigen. Mit der wachsenden Bedeutung steigen auch die Anforderungen an die regenerative Energiebranche. Dabei stehen im Vordergrund:
a) die Versorgungssicherheit und Netzstabilität,
b) sinkende Einspeisevergütungen,
c) die Betriebsoptimierung regenerativer Energieanlagen,
d) die effiziente Instandhaltung regenerativer Energieanlagen,
e) die Vernetzung von Energieerzeugern und -verbrauchern zu virtuellen Kraftwerken,
f) Verfügbarkeitsgarantien für Energieanlagen sowie Strom- und Ausfallprognosen.
Die Fachtagung fokussierte folgende Themen des Betriebs und der Instandhaltung regenerativer Energieanlagen:
a) neuartige Dienstleistungen (z. B. Wirkungsgradanalyse, Ertragsprognosen, Ausfallprognosen),
b) Standardisierungsprozesse (z. B. RDS-PP, IEC 61850 / IEC 61400-25),
c) die IKT-unterstützte Optimierung (z. B. Lebenslaufakte, Betriebsführung, Instandhaltungsplanung).
Erneuerbare Energien, Betrieb, Instandhaltung, Erneuerbare-Energie-Anlagen, Informationssysteme, Lebenslaufakte
Sustainable Energy, Informations Systems, Maintenance, Operation, Sustainable Power Plants
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Erneuerbare Energien; Informationssystem; Instandhaltung; Betrieb; Energietechnische Anlage
Kühne, Stefan
Schmidt, Johannes
Institut für Angewandte Informatik (InfAI) e. V. an der Universität Leipzig
Leipziger Informatik-Verbund (LIV)
Universität Leipzig
2012
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2014-12-11
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2021-03-29T08:36:33Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
eHealth Service Engineering für seltene Erkrankungen am Beispiel ALS: Methoden, Konzepte, Implementierung
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-149197
ger
Das eHealth Service Engineering für seltene Erkrankungen erörtert die systematische Entwicklung von wissensbasierten medizinischen Dienstleistungen (eHealth-Services). Im Fokus der Forschungsarbeit steht das komplexe Problem der Informationsversorgung von Patienten mit degenerativen Nervenerkrankungen (hier: Amyotrophe Lateralsklerose, kurz: ALS).
Der unvorhersehbare Krankheitsverlauf, der mit schwerwiegenden Symptomen einhergeht, stellt hohe Anforderungen an die behandelnden Ärzte und beteiligten Akteure, um den betroffenen Patienten eine umfassende Beratung anzubieten. Die Herausforderung ist es, das persönliche Beratungsgespräch IT-basiert zu unterstützen und Patienten eine bedarfsgerechte Informationsbasis für die partizipative Entscheidungsfindung zu bieten.
Der exemplarische Anwendungsfall wird anhand umfangreicher Quellenanalysen multidimensional konzeptualisiert. Die extrahierten Konzepte und Relationen werden strukturiert und zu einem semiformalen Gesamtgraphen aggregiert. Dieser Wissensgraph verdeutlicht die fünf systemischen Entwicklungsbereiche Informationen über Patienten (1), Informationen für Patienten (2), Dokumentation bisher getroffener Entscheidungen (3) und dementsprechende Offerten von medizinischen Produkten und Dienstleistungen (4) sowie Management und Koordination der Versorgung (5).
Für die Teilbereiche (1-4), welche die Informationsversorgung betreffen, wird eine formale Repräsentation in Form einer RDF-basierten Ontologie (Dispedia) entwickelt und als Linked Data veröffentlicht. Die Nutzung der Dispedia Ontologie wird durch die prototypische Implementierung einer eHealth Anwendung demonstriert. Das Ergebnis ist eine bedarfsgerechte Informationsversorgung für Patienten mit seltenen Erkrankungen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wissensmanagement, Informationsmanagement, eHealth, Service Engineering
Knowledge Engineering, eHealth, Service Engineering
Elze, Romy
Fähnrich, Klaus-Peter
Winter, Alfred
Universität Leipzig
2014-07-21
2014-02-06
2014-07-07
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:36:55Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
On curvature conditions using Wasserstein spaces
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-149614
eng
This thesis is twofold. In the first part, a proof of the interpolation inequality along geodesics in p-Wasserstein spaces is given and a new curvature condition on abstract metric measure spaces is defined.
In the second part of the thesis a proof of the identification of the q-heat equation with the gradient flow of the Renyi (3-p)-Renyi entropy functional in the p-Wasserstein space is given. For that, a further study of the q-heat flow is presented including a condition for its mass preservation.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wassersteinräume, verallgemeinter Ricci-Krümmung, q-Wärmefluss, Renyi-Entropie
Wasserstein spaces, generalized Ricci curvature, q-heat flow, Renyi entropy
Kell, Martin
Jost, Jürgen
Ambrosio, Luigi
Universität Leipzig
2014-08-05
2014-02-17
2014-07-22
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:37:06Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
On the Diffusion Approximation of Wright–Fisher Models with Several Alleles and Loci and its Geometry
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-150016
eng
The present thesis is located within the context of the diffusion approximation of Wright–Fisher models and the Kolmogorov equations describing their evolution. On the one hand, a full account of recombinational Wright–Fisher model is developed as well as their enhancement by other evolutionary mechanisms, including some information geometrical analysis. On the other hand, the thesis addresses several issues arising in the context of analytical solution schemes for such Kolmogorov equations, namely the inclusion of the entire boundary of the state space. For this, a hierarchical extension scheme is developed, both for the forward and the backward evolution, and the uniqueness of such extensions is proven.
First, a systematic approach to the diffusion approximation of recombinational two- or more loci Wright–Fisher models is presented. As a point of departure a specific Kolmogorov backward equation for the diffusion approximation of a recombinational two-loci Wright–Fisher model is chosen, to which – with the help of some information geometrical methods, i. e. by calculating the sectional curvatures of the corresponding statistical manifold (which is the domain equipped with the corresponding Fisher metric) – one succeeds to identify the underlying Wright–Fisher model. Accompanying this, for all methods and tools involved a suitable introduction is presented. Furthermore, the considerations span a separate analysis for the two most common underlying models (RUZ and RUG) as well as a comparison of the two models. Finally, transferring corresponding results for a simpler model described by Antonelli and Strobeck, solutions of the Kolmogorov equations are contrasted with Brownian motion in the same domain.
Furthermore, the perspective of the diffusion approximation of recombinational Wright–Fisher models is widened as the model underlying the Ohta–Kimura formula is subsequently extended by an integration of the concepts of natural fitness and mutation. Simultaneously, the corresponding extensions of the Ohta–Kimura formula are stated. Crucial for this is the development of a suitable fitness scheme, which is accomplished by a multiplicative aggregation of fitness values for pairs of gametes/zygotes. Furthermore, the model is generalised to have an arbitrary number of alleles and – in the following step – an arbitrary number of loci respectively. The latter involves an increased number of recombination modes, for which the concept of recombination masks is also implemented into the model. Another generalisation in terms of coarse-graining is performed via an application of schemata; this also affects the previously introduced concepts, specifically mask recombination, which are adapted accordingly. Eventually, a geometric analysis of linkage equilibrium states of the multi-loci Wright–Fisher models is carried out, relating to the concept of hierarchical probability distributions in information geometry, which concludes the considerations of recombinational Wright–Fisher models and their extensions.
Subsequently, the discussion of analytical solution schemes for the Kolmogorov equations corresponding to the diffusion approximation of Wright–Fisher models is ushered in, which represents the second part of the thesis. This is started with the simplest setting of a 1-dimensional Wright–Fisher model, for which the solution strategy for the corresponding Kolmogorov forward equation given by M. Kimura is recalled. From this, one may construct a unique extended solution which also accounts for the dynamics of the model on lower-dimensional entities of the state space, i. e. configurations of the model where one of the alleles no longer exists in the population, utilising the concept of (boundary) flux of a solution; a discussion of the moments of the distribution confirms the findings. A similar treatment is then carried out for the corresponding Kolmogorov backward equation, yielding analogous results of existence and uniqueness for an extended solution. For the latter in particular, a corresponding account of the configuration on the boundary turns out to be crucial, which is also reflected in the probabilistic interpretation of the backward solution. Additionally, the long-term behaviour of solutions is analysed, and a comparison between such solutions of the forward and the backward equation is made.
Next, it is basically aimed to transfer the results obtained in the previous chapter to the subsequent increasingly complicated setting of a Wright–Fisher model with 1 locus and an arbitrary number of alleles: With solution schemes for the interior of the state space (i. e. not encompassing the boundary) already existing in the literature, an extension scheme for a successive determination of the solution on lower-dimensional entities of the domain is developed. This scheme, again, makes use of the concept of the (boundary) flux of solutions, and one may therefore show that this extended solution fulfils additional properties regarding the completeness of the diffusion approximation with respect to the boundary. These properties may be formulated in terms of the moments of the distribution, and their connection to the underlying Wright–Fisher model is illustrated. Altogether, stipulating such a moments condition, existence and uniqueness of an extended solution on the entire domain are shown. Furthermore, the corresponding Kolmogorov backward equation is examined, for which similarly a (backward) extension scheme is presented, which allows extending a solution in a domain (perceived as a boundary instance of a larger domain) to all adjacent higher-dimensional entities of the larger domain along a certain path. This generalises the integration of boundary data observed in the previous chapter; in total, the existence of a solution of the Kolmogorov backward equation in the entire domain is shown for arbitrary boundary data.
Of particular interest to the discussion are stationary solutions of the Kolmogorov backward equation as they describe eventual hit probabilities for a certain target set of the model (in accordance with the probabilistic interpretation of solutions of the backward equation). The presented backward extension scheme allows the construction of solutions for all relevant cases, reconfirming some results by R. A. Littler for the stationary case, but now providing a previously missing systematic derivation. Eventually, the hitherto missing uniqueness assertion for this type of solutions is established by means of a specific iterated transformation which resolves the critical incompatibilities of solutions by a successive blow-up while the domain is converted from a simplex into a cube. Then – under certain additional assumptions on the regularity of the transformed solution – the uniqueness directly follows from general principles. Lastly, several other aspects of the blow-up scheme are discussed; in particular, it is illustrated in what way the required extra regularity relates to reasonable additional properties of the underlying Wright–Fisher model.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wright-Fisher-Modelle, Diffusionsnäherung
Wright-Fisher models, diffusion approximation
Hofrichter, Julian
Jost, Jürgen
Stevens, Angela
Universität Leipzig
2014-09-25
2014-02-21
2014-07-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:37:18Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Approaches For Inferring Past Population Size Changes From Genome-wide Genetic Data.
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-150660
eng
The history of populations or species is of fundamental importance in a variety of areas. Gaining details about demographic, cultural, climatic or political aspects of the past may provide insights that improve the understanding of how populations have evolved over time and how they may evolve in future. Different types of resources can be informative about different periods of time.
One especially important resource is genetic data, either from a single individual or a group of organisms. Environmental conditions and circumstances can directly affect the existence and success of a group of individuals. Since genetic material gets passed on from generation to generation, traces of past events can still be detected in today\''s genetic data. For many decades scientists have tried to understand the principles of how external influences can directly affect the appearance and features of populations, leading to theoretical models that can interpret modern day genetic variation in the light of past events.
Among other influencing factors like migration, natural selection etc., population size changes can have a great impact on the genetic diversity of a group of organisms. For example, in the field of conservation biology, gaining insights into how the size of a population evolves may assist in detecting past or ongoing temporal reductions of population size. This seems crucial since the reduction in size also correlates with a reduction in genetic diversity which in turn might negatively affect the evolutionary potential of a population. Using computational and population genetics methods, sequences from whole genomes can be scanned for traces of such events and therefore assist in new interpretations of historical details of populations or groups of interest.
This thesis focuses on the detection and interpretation of past population size changes. Two approaches to infer particular parameters from underlying demographic models are described. The first part of this thesis introduces two summary statistics which were designed to detect fluctuations in size from genome-wide Single Nucleotide Polymorphism (SNP) data. Demographic inferences from such data are inherently complicated due to recombination and ascertainment bias. Hence, two new statistics are introduced: allele frequency-identity by descent (AF-IBD) and allele frequency-identity by state (AF-IBS). Both make use of linkage disequilibrium information and exhibit defined relationships to the time of the underlying mathematical process. A fast and efficient Approximate Bayesian Computation framework based on AF-IBD and AF-IBS is constructed that can accurately estimate demographic parameters. These two statistics were tested for the biasing effects of hidden recombination events, ascertainment bias and phasing errors. The statistics were found to be robust to a variety of these tested biases. The inference approach was then applied to genome-wide SNP data to infer the demographic histories of two human populations: (i) Yoruba from Africa and (ii) French from Europe. Results suggest, that AF-IBD and AF-IBS are able to capture sufficient amounts of information from underlying data sets in order to accurately infer parameters of interest, such as the beginning, end and strength of periods of varying size. Additionally the results from empirical data suggest a rather stable ancestral population size with a mild recent expansion for Yoruba, whereas the French apparently experienced a rather long-lasting strong bottleneck followed by a drastic population growth.
The second part of this thesis introduces a new way of summarizing information from the site frequency spectrum. Commonly applied site frequency spectrum based inference methods make use of allele frequency information from individual segregating sites. Our newly developed method, the 2 point spectrum, summarizes allele frequency information from all possible pairs of segregating sites, thereby increasing the number of potentially informative values from the same underlying data set. These additional information are then incorporated into a Markov Chain Monte Carlo framework. This allows for a high degree of flexibility and implements an efficient method to infer population size trajectories over time. We tested the method on a variety of different simulated data sets from underlying demographic models. Furthermore, we compared the performance and accuracy of our method to already established methods like PSMC and diCal. Results indicate that this non-parametric 2 point spectrum method can accurately infer the extent and times of past population size changes and therefore correctly estimates the history of temporal size fluctuations. Furthermore, the initial results suggest that the amount of required data and the accuracy of the final results are comparable with other publicly available non-parametric methods. An easy to use command line program was implemented and will be made publicly available.
In summary, we introduced three highly sensitive summary statistics and proposed different approaches to infer parameters from demographic models of interest. Both methods provide powerful frameworks for accurate parameter inference from genome-wide genetic data. They were tested for a variety of demographic models and provide highly accurate results. They may be used in the settings as described above or incorporated into already existing inference frameworks. Nevertheless, the statistics should prove useful for new insights into populations, especially those with complex demographic histories.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Populationsgenetik, MCMC, ABC
population genetics, mcmc, abc
Theunert, Christoph
Stadler, Peter
Stoneking, Mark
Metzler, Dirk
Universität Leipzig
2014-09-02
2013-12-19
2014-06-06
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doc-type:doctoralThesis
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oai:qucosa:de:qucosa:12830
2021-03-29T08:37:16Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Extraction of Structural Metrics from Crossing Fiber Models
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-150424
eng
Diffusion MRI (dMRI) measurements allow us to infer the microstructural properties of white matter and to reconstruct fiber pathways in-vivo. High angular diffusion imaging (HARDI) allows for the creation of more and more complex local models connecting the microstructure to the measured signal. One of the challenges is the derivation of meaningful metrics describing the underlying structure from the local models. The aim hereby is to increase the specificity of the widely used metric fractional anisotropy (FA) by using the additional information contained within the HARDI data.
A local model which is connected directly to the underlying microstructure through the model of a single fiber population is spherical deconvolution. It produces a fiber orientation density function (fODF), which can often be interpreted as superposition of multiple peaks, each associated to one relatively coherent fiber population (bundle). Parameterizing these peaks one is able to disentangle and characterize these bundles. In this work, the fODF peaks are approximated by Bingham distributions, capturing first and second order statistics of the fiber orientations, from which metrics for the parametric quantification of fiber bundles are derived. Meaningful relationships between these measures and the underlying microstructural properties are proposed. The focus lies on metrics derived directly from properties of the Bingham distribution, such as peak length, peak direction, peak spread, integral over the peak, as well as a metric derived from the comparison of the largest peaks, which probes the complexity of the underlying microstructure. These metrics are compared to the conventionally used fractional anisotropy (FA) and it is shown how they may help to increase the specificity of the characterization of microstructural properties.
Visualization of the micro-structural arrangement is another application of dMRI. This is done by using tractography to propagate the fiber layout, extracted from the local model, in each voxel. In practice most tractography algorithms use little of the additional information gained from HARDI based local models aside from the reconstructed fiber bundle directions. In this work an approach to tractography based on the Bingham parameterization of the fODF is introduced. For each of the fiber populations present in a voxel the diffusion signal and tensor are computed. Then tensor deflection tractography is performed. This allows incorporating the complete bundle information, performing local interpolation as well as using multiple directions per voxel for generating tracts.
Another aspect of this work is the investigation of the spherical harmonic representation which is used most commonly for the fODF by means of the parameters derived from the Bingham distribution fit. Here a strong connection between the approximation errors in the spherical representation of the Dirac delta function and the distribution of crossing angles recovered from the fODF was discovered.
The final aspect of this work is the application of the metrics derived from the Bingham fit to a number of fetal datasets for quantifying the brain’s development. This is done by introducing the Gini-coefficient as a metric describing the brain’s age.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
MRI, Diffusion, Bingham Verteilung, Spherical Harmonics
MRI, Diffusion, Bingham Distribution, Spherical Harmonics
Riffert, Till
Scheuermann, Gerik
Schultz, Thomas
Universität Leipzig
2014-08-11
2013-09-27
2014-05-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:12861
2021-03-29T08:37:39Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Tensor product methods in numerical simulation of high-dimensional dynamical problems
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-151129
eng
Quantification of stochastic or quantum systems by a joint probability density or wave function is a notoriously difficult computational problem, since the solution depends on all possible states (or realizations) of the system.
Due to this combinatorial flavor, even a system containing as few as ten particles may yield as many as $10^{10}$ discretized states.
None of even modern supercomputers are capable to cope with this curse of dimensionality straightforwardly, when the amount of quantum particles, for example, grows up to more or less interesting order of hundreds.
A traditional approach for a long time was to avoid models formulated in terms of probabilistic functions,
and simulate particular system realizations in a randomized process.
Since different times in different communities, data-sparse methods came into play.
Generally, they aim to define all data points indirectly, by a map from a low amount of representers,
and recast all operations (e.g. linear system solution) from the initial data to the effective parameters.
The most advanced techniques can be applied (at least, tried) to any given array, and do not rely explicitly on its origin.
The current work contributes further progress to this area in the particular direction: tensor product methods for separation of variables.
The separation of variables has a long history, and is based on the following elementary concept: a function of many variables may be expanded as a product of univariate functions.
On the discrete level, a function is encoded by an array of its values, or a tensor.
Therefore, instead of a huge initial array, the separation of variables allows to work with univariate factors with much less efforts.
The dissertation contains a short overview of existing tensor representations: canonical PARAFAC, Hierarchical Tucker, Tensor Train (TT) formats, as well as the artificial tensorisation, resulting in the Quantized Tensor Train (QTT) approximation method.
The contribution of the dissertation consists in both theoretical constructions and practical numerical algorithms for high-dimensional models, illustrated on the examples of the Fokker-Planck and the chemical master equations.
Both arise from stochastic dynamical processes in multiconfigurational systems, and govern the evolution of the probability function in time.
A special focus is put on time propagation schemes and their properties related to tensor product methods.
We show that these applications yield large-scale systems of linear equations,
and prove analytical separable representations of the involved functions and operators.
We propose a new combined tensor format (QTT-Tucker), which descends from the TT format (hence TT algorithms may be generalized smoothly), but provides complexity reduction by an order of magnitude.
We develop a robust iterative solution algorithm, constituting most advantageous properties of the classical iterative methods from numerical analysis and alternating density matrix renormalization group (DMRG) techniques from quantum physics.
Numerical experiments confirm that the new method is preferable to DMRG algorithms.
It is as fast as the simplest alternating schemes, but as reliable and accurate as the Krylov methods in linear algebra.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hochdimensionale Probleme, DMRG, MPS, Tensor Train Format, alternierende Verfahren, stochastische Probleme, chemische Mastergleichung, Fokker-Planck Gleichung
high-dimensional problems, DMRG, MPS, tensor train format, alternating methods, stochastic problems, chemical master equation, Fokker-Planck equation
Dolgov, Sergey
Khoromskij, Boris N.
Schneider, Reinhold
Universität Leipzig
2014-09-08
2014-04-03
2014-08-20
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:12862
2021-03-29T08:37:40Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Onsager's Conjecture
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-151135
eng
In 1949, Lars Onsager in his famous note on statistical hydrodynamics conjectured that weak solutions to the 3-D incompressible Euler equations belonging to Hölder spaces with Hölder exponent greater than 1/3 conserve kinetic energy; conversely, he conjectured the existence of solutions belonging to any Hölder space with exponent less
than 1/3 which do not conserve kinetic energy. The first part, relating to conservation of kinetic energy, has since been confirmed (cf. Eyink 1994, Constantin-E-Titi 1994). The second part, relating to the existence of non-conservative solutions, remains an open conjecture and
is the subject of this dissertation.
In groundbreaking work of De Lellis and Székelyhidi Jr. (2012), the
authors constructed the first examples of non-conservative Hölder continuous weak solutions to the Euler equations. The construction was subsequently improved by Isett (2012/2013), introducing many novel ideas in order to construct 1/5− Hölder continuous weak solutions with compact support in time.
Adhering more closely to the original scheme of De Lellis and Székelyhidi Jr., we present a comparatively simpler construction of 1/5− Hölder continuous non-conservative weak solutions which may in addition be made to obey a prescribed kinetic energy profile. Furthermore, we extend this scheme in order to construct weak non-conservative solutions to the Euler equations whose Hölder 1/3− norm is Lebesgue integrable in time.
The dissertation will be primarily based on three papers, two of which being in collaboration with De Lellis and Székelyhidi Jr.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Vermutung von Onsager, Euler-Gleichung, schwache Lösungenen, Turbulenz
Onsager''s conjecture, Euler Equations, Turbulence, Convex Integration
Buckmaster, Tristan
Székelyhidi Jr., László
Müller, Stefan
Universität Leipzig
2014-09-15
2014-08-22
2014-08-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12862
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oai:qucosa:de:qucosa:12927
2021-03-29T08:38:24Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Genome Informatics for High-Throughput Sequencing Data Analysis: Methods and Applications
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-152643
eng
This thesis introduces three different algorithmical and statistical strategies for the analysis of high-throughput sequencing data. First, we introduce a heuristic method based on enhanced suffix arrays to map short sequences to larger reference genomes. The algorithm builds on the idea of an error-tolerant traversal of the suffix array for the reference genome in conjunction with the concept of matching statistics introduced by Chang and a bitvector based alignment algorithm proposed by Myers. The algorithm supports paired-end and mate-pair alignments and the implementation offers methods for primer detection, primer and poly-A trimming. In our own benchmarks as well as independent bench- marks this tool outcompetes other currently available tools with respect to sensitivity and specificity in simulated and real data sets for a large number of sequencing protocols. Second, we introduce a novel dynamic programming algorithm for the spliced alignment problem. The advantage of this algorithm is its capability to not only detect co-linear splice events, i.e. local splice events on the same genomic strand, but also circular and other non-collinear splice events. This succinct and simple algorithm handles all these cases at the same time with a high accuracy. While it is at par with other state- of-the-art methods for collinear splice events, it outcompetes other tools for many non-collinear splice events. The application of this method to publically available sequencing data led to the identification of a novel isoform of the tumor suppressor gene p53. Since this gene is one of the best studied genes in the human genome, this finding is quite remarkable and suggests that the application of our algorithm could help to identify a plethora of novel isoforms and genes. Third, we present a data adaptive method to call single nucleotide variations (SNVs) from aligned high-throughput sequencing reads. We demonstrate that our method based on empirical log-likelihoods automatically adjusts to the quality of a sequencing experiment and thus renders a \"decision\" on when to call an SNV. In our simulations this method is at par with current state-of-the-art tools. Finally, we present biological results that have been obtained using the special features of the presented alignment algorithm.
Diese Arbeit stellt drei verschiedene algorithmische und statistische Strategien für die Analyse von Hochdurchsatz-Sequenzierungsdaten vor. Zuerst führen wir eine auf enhanced Suffixarrays basierende heuristische Methode ein, die kurze Sequenzen mit grossen Genomen aligniert. Die Methode basiert auf der Idee einer fehlertoleranten Traversierung eines Suffixarrays für Referenzgenome in Verbindung mit dem Konzept der Matching-Statistik von Chang und einem auf Bitvektoren basierenden Alignmentalgorithmus von Myers. Die vorgestellte Methode unterstützt Paired-End und Mate-Pair Alignments, bietet Methoden zur Erkennung von Primersequenzen und zum trimmen von Poly-A-Signalen an. Auch in unabhängigen Benchmarks zeichnet sich das Verfahren durch hohe Sensitivität und Spezifität in simulierten und realen Datensätzen aus. Für eine große Anzahl von Sequenzierungsprotokollen erzielt es bessere Ergebnisse als andere bekannte Short-Read Alignmentprogramme. Zweitens stellen wir einen auf dynamischer Programmierung basierenden Algorithmus für das spliced alignment problem vor. Der Vorteil dieses Algorithmus ist seine Fähigkeit, nicht nur kollineare Spleiß- Ereignisse, d.h. Spleiß-Ereignisse auf dem gleichen genomischen Strang, sondern auch zirkuläre und andere nicht-kollineare Spleiß-Ereignisse zu identifizieren. Das Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Genauigkeit aus: während es bei der Erkennung kollinearer Spleiß-Varianten vergleichbare Ergebnisse mit anderen Methoden erzielt, schlägt es die Wettbewerber mit Blick auf Sensitivität und Spezifität bei der Vorhersage nicht-kollinearer Spleißvarianten. Die Anwendung dieses Algorithmus führte zur Identifikation neuer Isoformen. In unserer Publikation berichten wir über eine neue Isoform des Tumorsuppressorgens p53. Da dieses Gen eines der am besten untersuchten Gene des menschlichen Genoms ist, könnte die Anwendung unseres Algorithmus helfen, eine Vielzahl weiterer Isoformen bei weniger prominenten Genen zu identifizieren. Drittens stellen wir ein datenadaptives Modell zur Identifikation von Single Nucleotide Variations (SNVs) vor. In unserer Arbeit zeigen wir, dass sich unser auf empirischen log-likelihoods basierendes Modell automatisch an die Qualität der Sequenzierungsexperimente anpasst und eine \"Entscheidung\" darüber trifft, welche potentiellen Variationen als SNVs zu klassifizieren sind. In unseren Simulationen ist diese Methode auf Augenhöhe mit aktuell eingesetzten Verfahren. Schließlich stellen wir eine Auswahl biologischer Ergebnisse vor, die mit den Besonderheiten der präsentierten Alignmentverfahren in Zusammenhang stehen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Genominformatik, mapping, split read mapping, variation calling
Genome informatics, mapping, split read mapping, variation calling
Hoffmann, Steve
Stadler, Peter F.
Backofen, Rolf
Universität Leipzig
2014-09-25
2014-06-11
2014-09-17
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:38:32Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Adaptive sequential feature selection in visual perception and pattern recognition
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-153417
eng
In the human visual system, one of the most prominent functions of the extensive feedback from the higher brain areas within and outside of the visual cortex is attentional modulation. The feedback helps the brain to concentrate its resources on visual features that are relevant for recognition, i. e. it iteratively selects certain aspects of the visual scene for refined processing by the lower areas until the inference process in the higher areas converges to a single hypothesis about this scene.
In order to minimize a number of required selection-refinement iterations, one has to find a short sequence of maximally informative portions of the visual input. Since the feedback is not static, the selection process is adapted to a scene that should be recognized. To find a scene-specific subset of informative features, the adaptive selection process on every iteration utilizes results of previous processing in order to reduce the remaining uncertainty about the visual scene.
This phenomenon inspired us to develop a computational algorithm solving a visual classification task that would incorporate such principle, adaptive feature selection. It is especially interesting because usually feature selection methods are not adaptive as they define a unique set of informative features for a task and use them for classifying all objects. However, an adaptive algorithm selects features that are the most informative for the particular input. Thus, the selection process should be driven by statistics of the environment concerning the current task and the object to be classified. Applied to a classification task, our adaptive feature selection algorithm favors features that maximally reduce the current class uncertainty, which is iteratively updated with values of the previously selected features that are observed on the testing sample. In information-theoretical terms, the selection criterion is the mutual information of a class variable and a feature-candidate conditioned on the already selected features, which take values observed on the current testing sample. Then, the main question investigated in this thesis is whether the proposed adaptive way of selecting features is advantageous over the conventional feature selection and in which situations.
Further, we studied whether the proposed adaptive information-theoretical selection scheme, which is a computationally complex algorithm, is utilized by humans while they perform a visual classification task. For this, we constructed a psychophysical experiment where people had to select image parts that as they think are relevant for classification of these images. We present the analysis of behavioral data where we investigate whether human strategies of task-dependent selective attention can be explained by a simple ranker based on the mutual information, a more complex feature selection algorithm based on the conventional static mutual information and the proposed here adaptive feature selector that mimics a mechanism of the iterative hypothesis refinement.
Hereby, the main contribution of this work is the adaptive feature selection criterion based on the conditional mutual information. Also it is shown that such adaptive selection strategy is indeed used by people while performing visual classification.:1. Introduction
2. Conventional feature selection
3. Adaptive feature selection
4. Experimental investigations of ACMIFS
5. Information-theoretical strategies of selective attention
6. Discussion
Appendix
Bibliography
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Featureauswahl, Mustererkennung, visuelle Wahrnehmung, Adaptivität, gegenseitige Information, Entropie, selektive Aufmerksamkeit
feature selection, pattern recognition, visual perception, adaptivity, mutual information, entropy, selective attention
Avdiyenko, Liliya
Jost, Jürgen
Bethge, Matthias
Fakultät für Mathematik und Informatik
2014-10-08
2014-04-02
2014-09-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12945
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oai:qucosa:de:qucosa:12969
2021-03-29T08:38:50Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Illustrative Flow Visualization of 4D PC-MRI Blood Flow and CFD Data
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-154354
eng
Das zentrale Thema dieser Dissertation ist die Anwendung illustrativer Methoden auf zwei bisher ungelöste Probleme der Strömungsvisualisierung. Das Ziel der Strömungsvisualisierung ist die Bereitstellung von Software, die Experten beim Auswerten ihrer Strömungsdaten und damit beim Erkenntnisgewinn unterstützt. Bei der illustrativen Visualisierung handelt es sich um einen Zweig der Visualisierung, der sich an der künstlerischen Arbeit von Illustratoren orientiert. Letztere sind darauf spezialisiert komplizierte Zusammenhänge verständlich und ansprechend zu vermitteln. Die angewendeten Techniken werden in der illustrativen Visualisierung auf reale Daten übertragen, um die Effektivität der Darstellung zu erhöhen. Das erste Problem, das im Rahmen dieser Dissertation bearbeitet wurde, ist die eingeschränkte Verständlichkeit von komplexen Stromflächen. Selbstverdeckungen oder Aufrollungen behindern die Form- und Strömungswahrnehmung und machen diese Flächen gerade in interessanten Strömungssituationen wenig nützlich. Auf Basis von handgezeichneten Strömungsdarstellungen haben wir ein Flächenrendering entwickelt, das Silhouetten, nicht-photorealistische Beleuchtung und illustrative Stromlinien verwendet. Interaktive Flächenschnitte erlauben die Exploration der Flächen und der Strömungen, die sie repräsentieren. Angewendet auf verschiedene Stromflächen ließ sich zeigen, dass die Methoden die Verständlichkeit erhöhen, v.a. in Bereichen komplexer Strömung mit Aufwicklungen oder Singularitäten. Das zweite Problem ist die Strömungsanalyse des Blutes aus 4D PC-MRI-Daten. An diese relativ neue Datenmodalität werden hohe Erwartungen für die Erforschung und Behandlung kardiovaskulärer Krankheiten geknüpft, da sie erstmals ein dreidimensionales, zeitlich aufgelöstes Abbild der Hämodynamik liefert. Bisher werden 4D PC-MRI-Daten meist mit Werkzeugen der klassischen Strömungsvisualisierung verarbeitet. Diese werden den besonderen Ansprüchen der medizinischen Anwender jedoch nicht gerecht, die in kurzer Zeit eine übersichtliche Darstellung der relevanten Strömungsaspekte erhalten möchten. Wir haben ein Werkzeug zur visuellen Analyse der Blutströmung entwickelt, welches eine einfache Detektion von markanten Strömungsmustern erlaubt, wie z.B. Jets, Wirbel oder Bereiche mit hoher Blutverweildauer. Die Grundidee ist hierbei aus vorberechneten Integrallinien mit Hilfe speziell definierter Linienprädikate die relevanten, d.h. am gefragten Strömungsmuster, beteiligten Linien ausgewählt werden. Um eine intuitive Darstellung der Resultate zu erreichen, haben wir uns von Blutflußillustrationen inspirieren lassen und präsentieren eine abstrakte Linienbündel- und Wirbeldarstellung. Die Linienprädikatmethode sowie die abstrakte Darstellung der Strömungsmuster wurden an 4D PC-MRI-Daten von gesunden und pathologischen Aorten- und Herzdaten erfolgreich getestet. Auch die Evaluierung durch Experten zeigt die Nützlichkeit der Methode und ihr Potential für den Einsatz in der Forschung und der Klinik.
This thesis’ central theme is the use of illustrative methods to solve flow visualization problems. The goal of flow visualization is to provide users with software tools supporting them analyzing and extracting knowledge from their fluid dynamics data. This fluid dynamics data is produced in large amounts by simulations or measurements to answer diverse questions in application fields like engineering or medicine. This thesis deals with two unsolved problems in flow visualization and tackles them with methods of illustrative visualization. The latter is a subbranch of visualization whose methods are inspired by the art work of professional illustrators. They are specialized in the comprehensible and esthetic representation of complex knowledge. With illustrative visualization, their techniques are applied to real data to enhance their representation. The first problem dealt with in this thesis is the limited shape and flow perception of complex stream surfaces. Self-occlusion and wrap-ups hinder their effective use in the most interesting flow situations. On the basis of hand-drawn flow illustrations, a surface rendering method was designed that uses silhouettes, non-photorealistic shading, and illustrative surface stream lines. Additionally, geometrical and flow-based surface cuts allow the user an interactive exploration of the surface and the flow it represents. By applying this illustrative technique to various stream surfaces and collecting expert feedback, we could show that the comprehensibility of the stream surfaces was enhanced – especially in complex areas with surface wrap-ups and singularities.
The second problem tackled in this thesis is the analysis of blood flow from 4D PC-MRI data. From this rather young data modality, medical experts expect many advances in the research of cardiovascular diseases because it delivers a three-dimensional and time-resolved image of the hemodynamics. However, 4D PC-MRI data are mainly processed with standard flow visualizaton tools, which do not fulfill the requirements of medical users. They need a quick and easy-to-understand display of the relevant blood flow aspects. We developed a tool for the visual analysis of blood flow that allows a fast detection of distinctive flow patterns, such as high-velocity jets, vortices, or areas with high residence times. The basic idea is to precalculate integral lines and use specifically designed line predicates to select and display only lines involved in the pattern of interest. Traditional blood flow illustrations inspired us to an abstract and comprehensible depiction of the resulting line bundles and vortices. The line predicate method and the illustrative flow pattern representation were successfully tested with 4D PC-MRI data of healthy and pathological aortae and hearts. Also, the feedback of several medical experts confirmed the usefulness of our methods and their capabilities for a future application in the clinical research and routine.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Strömungsvisualisierung, illustrative Visualisierung, 4D Phasenkontrast MRT
illustrative visualization, flow visualization, 4D phase-contrast MRI
Born, Silvia
Scheuermann, Gerik
Joy, Kenneth
Universität Leipzig
2014-10-21
2013-06-12
2014-06-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12969
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oai:qucosa:de:qucosa:12966
2021-03-29T08:38:48Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Graph Relations and Constrained Homomorphism Partial Orders
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-154281
eng
We consider constrained variants of graph homomorphisms such as embeddings, monomorphisms, full homomorphisms,
surjective homomorpshims, and locally constrained homomorphisms.
We also introduce a new variation on this theme which derives from
relations between graphs and is related to multihomomorphisms.
This gives a generalization of surjective homomorphisms and naturally leads to notions of R-retractions, R-cores, and R-cocores of graphs. Both \\mbox{R-cores} and R-cocores of graphs are unique up to isomorphism and can be computed in polynomial time.
The theory of the graph homomorphism order is well developed, and from it we consider analogous notions defined for orders induced by constrained homomorphisms.
We identify corresponding cores, prove or disprove universality, characterize gaps and dualities. We give a new and significantly easier proof of the universality of the homomorphism order by showing that even the class of oriented cycles is universal. We provide a systematic approach to simplify the proofs of several earlier results in this area.
We explore in greater detail locally injective homomorphisms on connected graphs, characterize gaps and show universality. We also prove that for every $d\\geq 3$ the homomorphism order on the class of line graphs of graphs with maximum degree $d$ is universal.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
graph relations, constrained homomorphism orders, R-core, R-cocore
Long, Yangjing
Stadler, Peter
Jost, J\\\"urgen
Hell, Pavol
der Universit\\\"at Leipzig
2014-10-20
2014-04-03
2014-10-14
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:39:40Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
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open_access
ddc:500
openaire
Applied Visualization in the Neurosciences and the Enhancement of Visualization through Computer Graphics
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eng
The complexity and size of measured and simulated data in many fields of science is increasing constantly. The technical evolution allows for capturing smaller features and more complex structures in the data. To make this data accessible by the scientists, efficient and specialized visualization techniques are required. Maximum efficiency and value for the user can only be achieved by adapting visualization to the specific application area and the specific requirements of the scientific field.
Part I: In the first part of my work, I address the visualization in the neurosciences. The neuroscience tries to understand the human brain; beginning at its smallest parts, up to its global infrastructure. To achieve this ambitious goal, the neuroscience uses a combination of three-dimensional data from a myriad of sources, like MRI, CT, or functional MRI. To handle this diversity of different data types and sources, the neuroscience need specialized and well evaluated visualization techniques.
As a start, I will introduce an extensive software called \"OpenWalnut\". It forms the common base for developing and using visualization techniques with our neuroscientific collaborators. Using OpenWalnut, standard and novel visualization approaches are available to the neuroscientific researchers too. Afterwards, I am introducing a very specialized method to illustrate the causal relation of brain areas, which was, prior to that, only representable via abstract graph models. I will finalize the first part of my work with an evaluation of several standard visualization techniques in the context of simulated electrical fields in the brain. The goal of this evaluation was clarify the advantages and disadvantages of the used visualization techniques to the neuroscientific community. We exemplified these, using clinically relevant scenarios.
Part II: Besides the data preprocessing, which plays a tremendous role in visualization, the final graphical representation of the data is essential to understand structure and features in the data. The graphical representation of data can be seen as the interface between the data and the human mind. The second part of my work is focused on the improvement of structural and spatial perception of visualization -- the improvement of the interface.
Unfortunately, visual improvements using computer graphics methods of the computer game industry is often seen sceptically. In the second part, I will show that such methods can be applied to existing visualization techniques to improve spatiality and to emphasize structural details in the data. I will use a computer graphics paradigm called \"screen space rendering\". Its advantage, amongst others, is its seamless applicability to nearly every visualization technique.
I will start with two methods that improve the perception of mesh-like structures on arbitrary surfaces. Those mesh structures represent second-order tensors and are generated by a method named \"TensorMesh\". Afterwards I show a novel approach to optimally shade line and point data renderings. With this technique it is possible for the first time to emphasize local details and global, spatial relations in dense line and point data.
In vielen Bereichen der Wissenschaft nimmt die Größe und Komplexität von gemessenen und simulierten Daten zu. Die technische Entwicklung erlaubt das Erfassen immer kleinerer Strukturen und komplexerer Sachverhalte. Um solche Daten dem Menschen zugänglich zu machen, benötigt man effiziente und spezialisierte Visualisierungswerkzeuge. Nur die Anpassung der Visualisierung auf ein Anwendungsgebiet und dessen Anforderungen erlaubt maximale Effizienz und Nutzen für den Anwender.
Teil I: Im ersten Teil meiner Arbeit befasse ich mich mit der Visualisierung im Bereich der Neurowissenschaften. Ihr Ziel ist es, das menschliche Gehirn zu begreifen; von seinen kleinsten Teilen bis hin zu seiner Gesamtstruktur. Um dieses ehrgeizige Ziel zu erreichen nutzt die Neurowissenschaft vor allem kombinierte, dreidimensionale Daten aus vielzähligen Quellen, wie MRT, CT oder funktionalem MRT. Um mit dieser Vielfalt umgehen zu können, benötigt man in der Neurowissenschaft vor allem spezialisierte und evaluierte Visualisierungsmethoden.
Zunächst stelle ich ein umfangreiches Softwareprojekt namens \"OpenWalnut\" vor. Es bildet die gemeinsame Basis für die Entwicklung und Nutzung von Visualisierungstechniken mit unseren neurowissenschaftlichen Kollaborationspartnern. Auf dieser Basis sind klassische und neu entwickelte Visualisierungen auch für Neurowissenschaftler zugänglich. Anschließend stelle ich ein spezialisiertes Visualisierungsverfahren vor, welches es ermöglicht, den kausalen Zusammenhang zwischen Gehirnarealen zu illustrieren. Das war vorher nur durch abstrakte Graphenmodelle möglich. Den ersten Teil der Arbeit schließe ich mit einer Evaluation verschiedener Standardmethoden unter dem Blickwinkel simulierter elektrischer Felder im Gehirn ab. Das Ziel dieser Evaluation war es, der neurowissenschaftlichen Gemeinde die Vor- und Nachteile bestimmter Techniken zu verdeutlichen und anhand klinisch relevanter Fälle zu erläutern.
Teil II: Neben der eigentlichen Datenvorverarbeitung, welche in der Visualisierung eine enorme Rolle spielt, ist die grafische Darstellung essenziell für das Verständnis der Strukturen und Bestandteile in den Daten. Die grafische Repräsentation von Daten bildet die Schnittstelle zum Gehirn des Menschen. Der zweite Teile meiner Arbeit befasst sich mit der Verbesserung der strukturellen und räumlichen Wahrnehmung in Visualisierungsverfahren -- mit der Verbesserung der Schnittstelle.
Leider werden viele visuelle Verbesserungen durch Computergrafikmethoden der Spieleindustrie mit Argwohn beäugt. Im zweiten Teil meiner Arbeit werde ich zeigen, dass solche Methoden in der Visualisierung angewendet werden können um den räumlichen Eindruck zu verbessern und Strukturen in den Daten hervorzuheben. Dazu nutze ich ein in der Computergrafik bekanntes Paradigma: das \"Screen Space Rendering\". Dieses Paradigma hat den Vorteil, dass es auf nahezu jede existierende Visualiserungsmethode als Nachbearbeitunsgschritt angewendet werden kann.
Zunächst führe ich zwei Methoden ein, die die Wahrnehmung von gitterartigen Strukturen auf beliebigen Oberflächen verbessern. Diese Gitter repräsentieren die Struktur von Tensoren zweiter Ordnung und wurden durch eine Methode namens \"TensorMesh\" erzeugt. Anschließend zeige ich eine neuartige Technik für die optimale Schattierung von Linien und Punktdaten. Mit dieser Technik ist es erstmals möglich sowohl lokale Details als auch globale räumliche Zusammenhänge in dichten Linien- und Punktdaten zu erfassen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Visualisierung ; Computergraphik
Visualsierung, Computergrafik, Neurowissenschaften
Visualization, Computer graphics, Neuroscience
Eichelbaum, Sebastian
Hlawitschka, Mario
Preim, Bernhard
Universität Leipzig
2014-12-10
2014-08-28
2014-11-27
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:39:42Z
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doc-type:doctoralThesis
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ddc:500
openaire
Effiziente MapReduce-Parallelisierung von Entity Resolution-Workflows
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-157163
ger
In den vergangenen Jahren hat das neu entstandene Paradigma Infrastructure as a Service die IT-Welt massiv verändert. Die Bereitstellung von Recheninfrastruktur durch externe Dienstleister bietet die Möglichkeit, bei Bedarf in kurzer Zeit eine große Menge von Rechenleistung, Speicherplatz und Bandbreite ohne Vorabinvestitionen zu akquirieren. Gleichzeitig steigt sowohl die Menge der frei verfügbaren als auch der in Unternehmen zu verwaltenden Daten dramatisch an. Die Notwendigkeit zur effizienten Verwaltung und Auswertung dieser Datenmengen erforderte eine Weiterentwicklung bestehender IT-Technologien und führte zur Entstehung neuer Forschungsgebiete und einer Vielzahl innovativer Systeme. Ein typisches Merkmal dieser Systeme ist die verteilte Speicherung und Datenverarbeitung in großen Rechnerclustern bestehend aus Standard-Hardware. Besonders das MapReduce-Programmiermodell hat in den vergangenen zehn Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Es ermöglicht eine verteilte Verarbeitung großer Datenmengen und abstrahiert von den Details des verteilten Rechnens sowie der Behandlung von Hardwarefehlern. Innerhalb dieser Dissertation steht die Nutzung des MapReduce-Konzeptes zur automatischen Parallelisierung rechenintensiver Entity Resolution-Aufgaben im Mittelpunkt. Entity Resolution ist ein wichtiger Teilbereich der Informationsintegration, dessen Ziel die Entdeckung von Datensätzen einer oder mehrerer Datenquellen ist, die dasselbe Realweltobjekt beschreiben. Im Rahmen der Dissertation werden schrittweise Verfahren präsentiert, welche verschiedene Teilprobleme der MapReduce-basierten Ausführung von Entity Resolution-Workflows lösen.
Zur Erkennung von Duplikaten vergleichen Entity Resolution-Verfahren üblicherweise Paare von Datensätzen mithilfe mehrerer Ähnlichkeitsmaße. Die Auswertung des Kartesischen Produktes von n Datensätzen führt dabei zu einer quadratischen Komplexität von O(n²) und ist deswegen nur für kleine bis mittelgroße Datenquellen praktikabel. Für Datenquellen mit mehr als 100.000 Datensätzen entstehen selbst bei verteilter Ausführung Laufzeiten von mehreren Stunden. Deswegen kommen sogenannte Blocking-Techniken zum Einsatz, die zur Reduzierung des Suchraums dienen. Die zugrundeliegende Annahme ist, dass Datensätze, die eine gewisse Mindestähnlichkeit unterschreiten, nicht miteinander verglichen werden müssen. Die Arbeit stellt eine MapReduce-basierte Umsetzung der Auswertung des Kartesischen Produktes sowie einiger bekannter Blocking-Verfahren vor. Nach dem Vergleich der Datensätze erfolgt abschließend eine Klassifikation der verglichenen Kandidaten-Paare in Match beziehungsweise Non-Match. Mit einer steigenden Anzahl verwendeter Attributwerte und Ähnlichkeitsmaße ist eine manuelle Festlegung einer qualitativ hochwertigen Strategie zur Kombination der resultierenden Ähnlichkeitswerte kaum mehr handhabbar. Aus diesem Grund untersucht die Arbeit die Integration maschineller Lernverfahren in MapReduce-basierte Entity Resolution-Workflows.
Eine Umsetzung von Blocking-Verfahren mit MapReduce bedingt eine Partitionierung der Menge der zu vergleichenden Paare sowie eine Zuweisung der Partitionen zu verfügbaren Prozessen. Die Zuweisung erfolgt auf Basis eines semantischen Schlüssels, der entsprechend der konkreten Blocking-Strategie aus den Attributwerten der Datensätze abgeleitet ist. Beispielsweise wäre es bei der Deduplizierung von Produktdatensätzen denkbar, lediglich Produkte des gleichen Herstellers miteinander zu vergleichen. Die Bearbeitung aller Datensätze desselben Schlüssels durch einen Prozess führt bei Datenungleichverteilung zu erheblichen Lastbalancierungsproblemen, die durch die inhärente quadratische Komplexität verschärft werden. Dies reduziert in drastischem Maße die Laufzeiteffizienz und Skalierbarkeit der entsprechenden MapReduce-Programme, da ein Großteil der Ressourcen eines Clusters nicht ausgelastet ist, wohingegen wenige Prozesse den Großteil der Arbeit verrichten müssen. Die Bereitstellung verschiedener Verfahren zur gleichmäßigen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Ressourcen stellt einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit dar.
Blocking-Strategien müssen stets zwischen Effizienz und Datenqualität abwägen. Eine große Reduktion des Suchraums verspricht zwar eine signifikante Beschleunigung, führt jedoch dazu, dass ähnliche Datensätze, z. B. aufgrund fehlerhafter Attributwerte, nicht miteinander verglichen werden. Aus diesem Grunde ist es hilfreich, für jeden Datensatz mehrere von verschiedenen Attributen abgeleitete semantische Schlüssel zu generieren. Dies führt jedoch dazu, dass ähnliche Datensätze unnötigerweise mehrfach bezüglich verschiedener Schlüssel miteinander verglichen werden. Innerhalb der Arbeit werden deswegen Algorithmen zur Vermeidung solch redundanter Ähnlichkeitsberechnungen präsentiert.
Als Ergebnis dieser Arbeit wird das Entity Resolution-Framework Dedoop präsentiert, welches von den entwickelten MapReduce-Algorithmen abstrahiert und eine High-Level-Spezifikation komplexer Entity Resolution-Workflows ermöglicht. Dedoop fasst alle in dieser Arbeit vorgestellten Techniken und Optimierungen in einem nutzerfreundlichen System zusammen. Der Prototyp überführt nutzerdefinierte Workflows automatisch in eine Menge von MapReduce-Jobs und verwaltet deren parallele Ausführung in MapReduce-Clustern. Durch die vollständige Integration der Cloud-Dienste Amazon EC2 und Amazon S3 in Dedoop sowie dessen Verfügbarmachung ist es für Endnutzer ohne MapReduce-Kenntnisse möglich, komplexe Entity Resolution-Workflows in privaten oder dynamisch erstellten externen MapReduce-Clustern zu berechnen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
MapReduce, Hadoop, Entity Resolution, Load Balancing, Similarity Computation, Transitive Closure
MapReduce, Hadoop, Entity Resolution, Load Balancing, Similarity Computation, Transitive Closure
Kolb, Lars
Rahm, Erhard
Naumann, Felix
Universität Leipzig
2014-12-11
2014-09-01
2014-12-08
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:39:57Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
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ddc:500
openaire
Orientation Invariant Pattern Detection in Vector Fields with Clifford Algebra and Moment Invariants
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-158268
eng
qucosa:14062
The goal of this thesis is the development of a fast and robust algorithm that is able to detect patterns in flow fields independent from their orientation and adequately visualize the results for a human user.
This thesis is an interdisciplinary work in the field of vector field visualization and the field of pattern recognition.
A vector field can be best imagined as an area or a volume containing a lot of arrows. The direction of the arrow describes the direction of a flow or force at the point where it starts and the length its velocity or strength.
This builds a bridge to vector field visualization, because drawing these arrows is one of the fundamental techniques to illustrate a vector field. The main challenge of vector field visualization is to decide which of them should be drawn. If you do not draw enough arrows, you may miss the feature you are interested in. If you draw too many arrows, your image will be black all over.
We assume that the user is interested in a certain feature of the vector field: a certain pattern. To prevent clutter and occlusion of the interesting parts, we first look for this pattern and then apply a visualization that emphasizes its occurrences.
In general, the user wants to find all instances of the interesting pattern, no matter if they are smaller or bigger, weaker or stronger or oriented in some other direction than his reference input pattern. But looking for all these transformed versions would take far too long. That is why, we look for an algorithm that detects the occurrences of the pattern independent from these transformations.
In the second part of this thesis, we work with moment invariants.
Moments are the projections of a function to a function space basis. In order to compare the functions, it is sufficient to compare their moments.
Normalization is the act of transforming a function into a predefined standard position.
Moment invariants are characteristic numbers like fingerprints that are constructed from moments and do not change under certain transformations. They can be produced by normalization, because if all the functions are in one standard position, their prior position has no influence on their normalized moments.
With this technique, we were able to solve the pattern detection task for 2D and 3D flow fields by mathematically proving the invariance of the moments with respect to translation, rotation, and scaling. In practical applications, this invariance is disturbed by the discretization. We applied our method to several analytic and real world data sets and showed that it works on discrete fields in a robust way.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Strömungsfelder, Cliffordalgebren, Momenteninvariante, Mustererkennung, Vectorfelder
flow field, Clifford algebra, moment invariants, pattern detection, vector field
Bujack, Roxana
Scheuermann, Gerik
Flusser, Jan
Universität Leipzig
2014-12-19
2014-10-13
2014-12-16
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:40:15Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Ubiquitous Semantic Applications
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-159065
eng
As Semantic Web technology evolves many open areas emerge, which attract more research focus. In addition to quickly expanding Linked Open Data (LOD) cloud, various embeddable metadata formats (e.g. RDFa, microdata) are becoming more common. Corporations are already using existing Web of Data to create new technologies that were not possible before. Watson by IBM an artificial intelligence computer system capable of answering questions posed in natural language can be a great example.
On the other hand, ubiquitous devices that have a large number of sensors and integrated devices are becoming increasingly powerful and fully featured computing platforms in our pockets and homes. For many people smartphones and tablet computers have already replaced traditional computers as their window to the Internet and to the Web. Hence, the management and presentation of information that is useful to a user is a main requirement for today’s smartphones. And it is becoming extremely important to provide access to the emerging Web of Data from the ubiquitous devices.
In this thesis we investigate how ubiquitous devices can interact with the Semantic Web. We discovered that there are five different approaches for bringing the Semantic Web to ubiquitous devices. We have outlined and discussed in detail existing challenges in implementing this approaches in section 1.2. We have described a conceptual framework for ubiquitous semantic applications in chapter 4. We distinguish three client approaches for accessing semantic data using ubiquitous devices depending on how much of the semantic data processing is performed on the device itself (thin, hybrid and fat clients). These are discussed in chapter 5 along with the solution to every related challenge. Two provider approaches (fat and hybrid) can be distinguished for exposing data from ubiquitous devices on the Semantic Web. These are discussed in chapter 6 along with the solution to every related challenge. We conclude our work with a discussion on each of the contributions of the thesis and propose future work for each of the discussed approach in chapter 7.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
semantic web, allgegenwärtig, Software-Anwendung
semantic web, ubiquitous, software application
Ermilov, Timofey
Fähnrich, Klaus-Peter
Sheth, Amit
Universität Leipzig
2015-01-14
2014-11-02
2014-12-18
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:40:46Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Functional Sensory Representations of Natural Stimuli: the Case of Spatial Hearing
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-159866
eng
In this thesis I attempt to explain mechanisms of neuronal coding in the auditory system as a form of adaptation to statistics of natural stereo sounds. To this end I analyse recordings of real-world auditory environments and construct novel statistical models of these data. I further compare regularities present in natural stimuli with known, experimentally observed neuronal mechanisms of spatial hearing. In a more general perspective, I use binaural auditory system as a starting point to consider the notion of function implemented by sensory neurons. In particular I argue for two, closely-related tenets:
1. The function of sensory neurons can not be fully elucidated without understanding statistics of natural stimuli they process.
2. Function of sensory representations is determined by redundancies present in the natural sensory environment.
I present the evidence in support of the first tenet by describing and analysing marginal statistics of natural binaural sound. I compare observed, empirical distributions with knowledge from reductionist experiments. Such comparison allows to argue that the complexity of the spatial hearing task in the natural environment is much higher than analytic, physics-based predictions. I discuss the possibility that early brain stem circuits such as LSO and MSO do not \"compute sound localization\" as is often being claimed in the experimental literature. I propose that instead they perform a signal transformation, which constitutes the first step of a complex inference process.
To support the second tenet I develop a hierarchical statistical model, which learns a joint sparse representation of amplitude and phase information from natural stereo sounds. I demonstrate that learned higher order features reproduce properties of auditory cortical neurons, when probed with spatial sounds. Reproduced aspects were hypothesized to be a manifestation of a fine-tuned computation specific to the sound-localization task. Here it is demonstrated that they rather reflect redundancies present in the natural stimulus.
Taken together, results presented in this thesis suggest that efficient coding is a strategy useful for discovering structures (redundancies) in the input data. Their meaning has to be determined by the organism via environmental feedback.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Auditorisches System, Neuronale Netze, Machinelles Lernen
Auditory System, Neural Networks, Machine Learning
Mlynarski, Wiktor
Jost, Jürgen
McDermott, Joshua
Universität Leipzig
2015-01-28
2014-06-11
2015-01-21
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:40:47Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
A Semantics-based User Interface Model for Content Annotation, Authoring and Exploration
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-159956
eng
The Semantic Web and Linked Data movements with the aim of creating, publishing and interconnecting machine readable information have gained traction in the last years.
However, the majority of information still is contained in and exchanged using unstructured documents, such as Web pages, text documents, images and videos.
This can also not be expected to change, since text, images and videos are the natural way in which humans interact with information.
Semantic structuring of content on the other hand provides a wide range of advantages compared to unstructured information.
Semantically-enriched documents facilitate information search and retrieval, presentation, integration, reusability, interoperability and personalization.
Looking at the life-cycle of semantic content on the Web of Data, we see quite some progress on the backend side in storing structured content or for linking data and schemata.
Nevertheless, the currently least developed aspect of the semantic content life-cycle is from our point of view the user-friendly manual and semi-automatic creation of rich semantic content.
In this thesis, we propose a semantics-based user interface model, which aims to reduce the complexity of underlying technologies for semantic enrichment of content by Web users.
By surveying existing tools and approaches for semantic content authoring, we extracted a set of guidelines for designing efficient and effective semantic authoring user interfaces.
We applied these guidelines to devise a semantics-based user interface model called WYSIWYM (What You See Is What You Mean) which enables integrated authoring, visualization and exploration of unstructured and (semi-)structured content.
To assess the applicability of our proposed WYSIWYM model, we incorporated the model into four real-world use cases comprising two general and two domain-specific applications.
These use cases address four aspects of the WYSIWYM implementation:
1) Its integration into existing user interfaces,
2) Utilizing it for lightweight text analytics to incentivize users,
3) Dealing with crowdsourcing of semi-structured e-learning content,
4) Incorporating it for authoring of semantic medical prescriptions.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
NLP; Semantic Web; Annotation; User Interface
NLP, Semantic Web, Annotation, User Interface
NLP, Semantic Web, Annotation, User Interface
Khalili, Ali
Fähnrich, Klaus-Peter
Garc ia, Roberto
Universität Leipzig
2015-02-02
2014-06-08
2015-01-26
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:41:01Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Visualization of Metabolic Networks
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-160528
eng
The metabolism constitutes the universe of biochemical reactions taking place in
a cell of an organism. These processes include the synthesis, transformation, and
degradation of molecules for an organism to grow, to reproduce and to interact
with its environment. A good way to capture the complexity of these processes
is the representation as metabolic network, in which sets of molecules are transformed
into products by a chemical reaction, and the products are being processed
further. The underlying graph model allows a structural analysis of this network
using established graphtheoretical algorithms on the one hand, and a visual representation
by applying layout algorithms combined with information visualization
techniques on the other.
In this thesis we will take a look at three different aspects of graph visualization
within the context of biochemical systems: the representation and interactive
exploration of static networks, the visual analysis of dynamic networks, and the
comparison of two network graphs. We will demonstrate, how established infovis
techniques can be combined with new algorithms and applied to specific problems
in the area of metabolic network visualization.
We reconstruct the metabolic network covering the complete set of chemical reactions
present in a generalized eucaryotic cell from real world data available from
a popular metabolic pathway data base and present a suitable data structure. As
the constructed network is very large, it is not feasible for the display as a whole.
Instead, we introduce a technique to analyse this static network in a top-down
approach starting with an overview and displaying detailed reaction networks on
demand. This exploration method is also applied to compare metabolic networks
in different species and from different resources. As for the analysis of dynamic
networks, we present a framework to capture changes in the connectivity as well
as changes in the attributes associated with the network’s elements.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Informationsvisualisierung Bioinformatik Metabolismus Netzwerk
Information visualization, metabolic network, bioinformatics
Rohrschneider, Markus
Scheuermann, Gerik
Schreiber, Falk
Universität Leipzig
2015-02-09
2014-04-25
2015-01-26
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:41:06Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Selbstadjungierte lineare DAEs und ihre Numerik
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-160874
ger
Leer
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
DAE
DAE
Hoffmann, Rico
Kunkel, Peter
Simeon, Bernd
Universität Leipzig
2015-02-16
2014-10-22
2015-11-02
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T08:41:30Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Computational investigations into the evolution of mitochondrial genomes
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-161437
eng
Mitochondria are organelles present in most eukaryotic cells. They generate most of the cells adenosine triphosphate (ATP) supply which make them essential for cell viability. It is assumed that they are derived from a proteobacterial ancestor as they retain their own, drastically small genome.
The importance in studying mitochondrial genome evolution came from the discovery of a large number of human diseases that are caused by mitochondrial dysfunction (e.g., Parkinson and Alzheimer). Many of these diseases are a result of a mutation in one of the mitochondrial genes or a defective mitochondrial DNA (mtDNA) maintenance, mostly caused by genetic defects in proteins involved in mtDNA replication. In order to explore
the diversity and understand the evolution of mitochondrial genomes (mitogenomes) in animals, multiple methods have been developed in this study to deal with two biological problems related to the mitochondrial genome evolution.
A new method for identifying the mitochondrial origins of replication is presented. This method deals with the problem of determining the origins of replication, which despite many previous efforts has remained non-trivial even in the small genomes of animal mitochondria. The replication mechanism is of central interest to understand the evolution of mitochondrial genomes since it allows the duplication of the genetic information.
The extensive work that has been done to study the replication of mitochondrial genomes has generated the assumption of the strand displacement model (SDM) also known as the standard model of replication that is known to leave the mitochondrial H-strand in a single stranded state exposing it to mutation and damage. Later on, other models of replication have been suggested such as the strand coupled bidirectional replication
model, its refinement which assumes the bidirectional mode but with a unidirectional start, and the \"RNA incorporation throughout the lagging strand\" (RITOLS) model proposed as a refinement of the strand displacement model. Based on the observation that the GC-skew is correlated with the distance from the replication origins in the light of the strand displacement model of replication, a new computational method to infer the position of both the heavy strand and the light strand origins from nucleotide skew
data has been developed. The method has been applied in a comprehensive survey of deuterostome mitochondria where conserved positions of the replication origins for the vast majority of vertebrates and cephalochordates have been inferred. Deviations from the consensus picture are presumably associated with genome rearrangements.
Additionally, two methods for the identification of tRNA remolding events throughout Metazoa have been developed. Remolding changes the identity of a tRNA by a duplication and a point mutation(s) of the anticodon. This new tRNA takes the identity of another tRNA which is then lost. This can lead to artifacts in the annotation of mitogenomes and thus in studies of mitogenomic evolution. In this work, novel methods are developed to detect tRNA remolding in large-scale data sets. The first method represents an extension of the similarity-based approach to determine remolding candidates with high confidence. This approach uses an extended set of criteria based on both sequence and structural similarities of the tRNAs in conjunction with statistical tests. The second method is a novel phylogeny-based likelihood method which evaluates specific topologies of gene phylogenies of the two tRNA families relevant to a putative remolding event. Both methods have been applied to survey tRNA remolding throughout animal evolution. At least three novel remolding events are identified in addition to the ones previously mentioned in the literature. A detailed analysis of these remoldings showed that many of them are derived ancestral events.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
mtDNA, replication, tRNA, remolding, evolution
Sahyoun, Abdullah
Stadler, Peter F.
Backofen, Rolf
Universität Leipzig
2015-03-02
2014-08-12
2015-02-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:42:23Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
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ddc:500
openaire
Causal Models over Infinite Graphs and their Application to the
Sensorimotor Loop: Causal Models over Infinite Graphs and their Application to theSensorimotor Loop: General Stochastic Aspects and GradientMethods for Optimal Control
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-164734
eng
Motivation and background
The enormous amount of capabilities that every human learns throughout his life, is probably among the most remarkable and fascinating aspects of life. Learning has therefore drawn lots of interest from scientists working in very different fields like philosophy, biology, sociology, educational sciences, computer sciences and mathematics. This thesis focuses on the information theoretical and mathematical aspects of learning.
We are interested in the learning process of an agent (which can be for example a human, an animal, a robot, an economical institution or a state) that interacts with its environment. Common models for this interaction are Markov decision processes (MDPs) and partially observable Markov decision processes (POMDPs). Learning is then considered to be the maximization of the expectation of a predefined reward function. In order to formulate general principles (like a formal definition of curiosity-driven learning or avoidance of unpleasant situation) in a rigorous way, it might be desirable to have a theoretical framework for the optimization of more complex functionals of the underlying process law. This might include the entropy of certain sensor values or their mutual information. An optimization of the latter quantity (also known as predictive information) has been investigated intensively both theoretically and experimentally using computer simulations by N. Ay, R. Der, K Zahedi and G. Martius. In this thesis, we develop a mathematical theory for learning in the sensorimotor loop beyond expected reward maximization.
Approaches and results
This thesis covers four different topics related to the theory of learning in the sensorimotor loop.
First of all, we need to specify the model of an agent interacting with the environment, either with learning or without learning. This interaction naturally results in complex causal dependencies. Since we are interested in asymptotic properties of learning algorithms, it is necessary to consider infinite time horizons. It turns out that the well-understood theory of causal networks known from the machine learning literature is not powerful enough for our purpose. Therefore we extend important theorems on causal networks to infinite graphs and general state spaces using analytical methods from measure theoretic probability theory and the theory of discrete time stochastic processes. Furthermore, we prove a generalization of the strong Markov property from Markov processes to infinite causal networks.
Secondly, we develop a new idea for a projected stochastic constraint optimization algorithm. Generally a discrete gradient ascent algorithm can be used to generate an iterative sequence that converges to the stationary points of a given optimization problem. Whenever the optimization takes place over a compact subset of a vector space, it is possible that the iterative sequence leaves the constraint set. One possibility to cope with this problem is to project all points to the constraint set using Euclidean best-approximation. The latter is
sometimes difficult to calculate. A concrete example is an optimization over the unit ball in a matrix space equipped with operator norm. Our idea consists of a back-projection using quasi-projectors different from the Euclidean best-approximation. In the matrix example, there is another canonical way to force the iterative sequence to stay in the constraint set:
Whenever a point leaves the unit ball, it is divided by its norm. For a given target function, this procedure might introduce spurious stationary points on the boundary. We show that this problem can be circumvented by using a gradient that is tailored to the quasi-projector used for back-projection. We state a general technical compatibility condition between a quasi-projector and a metric used for gradient ascent, prove convergence of stochastic iterative sequences and provide an appropriate metric for the unit-ball example.
Thirdly, a class of learning problems in the sensorimotor loop is defined and motivated. This class of problems is more general than the usual expected reward maximization and is illustrated by numerous examples (like expected reward maximization, maximization of the predictive information, maximization of the entropy and minimization of the variance of a given reward function). We also provide stationarity conditions together with appropriate gradient formulas.
Last but not least, we prove convergence of a stochastic optimization algorithm (as considered in the second topic) applied to a general learning problem (as considered in the third topic). It is shown that the learning algorithm converges to the set of stationary points. Among others, the proof covers the convergence of an improved version of an algorithm for the maximization of the predictive information as proposed by N. Ay, R. Der and K. Zahedi. We also investigate an application to a linear Gaussian dynamic, where the policies are encoded by the unit-ball in a space of matrices equipped with operator norm.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wahrscheinlichkeitstheorie, kausale Modelle, grafische Modelle, Starke Markov Eigenschaft, optimale Steuerung, mengenwertige Analysis, Informationstheorie, stochastische Optimierung, Informationstheorie, prediktive Information, bestärkendes Lernen, Markov-Entscheidungsproblem, sensomotorische Schleife, stochastische Konvergenz
probability theory, causal models, graphical models, strong Markov property, optimal control, set-valued analysis, stochastic optimization, information theory, predictive information, reinforcement learning, sensorimotor loop, stochastic convergence
Bernigau, Holger
Ay, Nihat
Amari, Shun-ichi
Universität Leipzig
2015-04-27
2014-07-25
2015-07-04
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T08:42:26Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Algebraic and Topological Properties of Unitary Groups of II_1 Factors
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-165242
eng
The thesis is concerned with group theoretical properties of unitary groups, mainly of II_1 factors. The author gives a new and elementary proof of an result on extreme amenability, defines the bounded normal generation property and invariant automatic continuity property and proves these for various unitary groups of functional analytic types.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Gruppentheorie, Funktionalanalysis, deskriptive Mengenlehre
Group Theory, Functional Analysis, Descriptive Set Theory
Dowerk, Philip
Thom, Andreas
Valette, Alain
Universität Leipzig
2015-04-27
2015-02-04
2015-04-21
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T08:42:29Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Genre and Domain Dependencies in Sentiment Analysis
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-165438
eng
Genre and domain influence an author\''s style of writing and therefore a text\''s characteristics. Natural language processing is prone to such variations in textual characteristics: it is said to be genre and domain dependent.
This thesis investigates genre and domain dependencies in sentiment analysis. Its goal is to support the development of robust sentiment analysis approaches that work well and in a predictable manner under different conditions, i.e. for different genres and domains.
Initially, we show that a prototypical approach to sentiment analysis -- viz. a supervised machine learning model based on word n-gram features -- performs differently on gold standards that originate from differing genres and domains, but performs similarly on gold standards that originate from resembling genres and domains. We show that these gold standards differ in certain textual characteristics, viz. their domain complexity. We find a strong linear relation between our approach\''s accuracy on a particular gold standard and its domain complexity, which we then use to estimate our approach\''s accuracy.
Subsequently, we use certain textual characteristics -- viz. domain complexity, domain similarity, and readability -- in a variety of applications. Domain complexity and domain similarity measures are used to determine parameter settings in two tasks. Domain complexity guides us in model selection for in-domain polarity classification, viz. in decisions regarding word n-gram model order and word n-gram feature selection. Domain complexity and domain similarity guide us in domain adaptation. We propose a novel domain adaptation scheme and apply it to cross-domain polarity classification in semi- and unsupervised domain adaptation scenarios. Readability is used for feature engineering. We propose to adopt readability gradings, readability indicators as well as word and syntax distributions as features for subjectivity classification.
Moreover, we generalize a framework for modeling and representing negation in machine learning-based sentiment analysis. This framework is applied to in-domain and cross-domain polarity classification. We investigate the relation between implicit and explicit negation modeling, the influence of negation scope detection methods, and the efficiency of the framework in different domains. Finally, we carry out a case study in which we transfer the core methods of our thesis -- viz. domain complexity-based accuracy estimation, domain complexity-based model selection, and negation modeling -- to a gold standard that originates from a genre and domain hitherto not used in this thesis.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Stimmungsanalyse, Genre- und Domänenabhängigkeiten
Sentiment Analysis, Genre and Domain Dependencies
Remus, Robert
Heyer, Gerhard
Mehler, Alexander
Universität Leipzig
2015-04-29
2014-06-05
2015-04-23
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:13281
2021-03-29T08:42:43Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Multi-weighted Automata Models and Quantitative Logics
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-166142
ger
eng
Recently, multi-priced timed automata have received much attention for real-time systems. These automata extend priced timed automata by featuring several price parameters. This permits to compute objectives like the optimal ratio between rewards and costs. Arising from the model of timed automata, the multi-weighted setting has also attracted much notice for classical nondeterministic automata.
The present thesis develops multi-weighted MSO-logics on finite, infinite and timed words which are expressively equivalent to multi-weighted automata, and studies decision problems for them. In addition, a Nivat-like theorem for weighted timed automata is proved; this theorem establishes a connection between quantitative and qualitative behaviors of timed automata. Moreover, a logical characterization of timed pushdown automata is given.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
multi-gewichtete Automaten, quantitative Logik, monadische Logik zweiter Stufe, Zeitautomaten, Omega-Automaten, quantitative Sprachen, Keller-Zeitautomaten
multi-weighted automata, quantitative logic, monadic second-order logic, timed automata, omega-automata, quantitative languages, timed pushdown languages
Perevoshchikov, Vitaly
Droste, Manfred
Gastin, Paul
Universität Leipzig
2015-05-06
2014-12-11
2015-04-28
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:13295
2021-03-29T08:42:53Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Linked Data Quality Assessment and its Application to Societal Progress Measurement
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-167021
eng
In recent years, the Linked Data (LD) paradigm has emerged as a simple mechanism for employing the Web as a medium for data and knowledge integration where both documents and data are linked. Moreover, the semantics and structure of the underlying data are kept intact, making this the Semantic Web. LD essentially entails a set of best practices for publishing and connecting structure data on the Web, which allows publish- ing and exchanging information in an interoperable and reusable fashion. Many different communities on the Internet such as geographic, media, life sciences and government have already adopted these LD principles. This is confirmed by the dramatically growing Linked Data Web, where currently more than 50 billion facts are represented.
With the emergence of Web of Linked Data, there are several use cases, which are possible due to the rich and disparate data integrated into one global information space. Linked Data, in these cases, not only assists in building mashups by interlinking heterogeneous and dispersed data from multiple sources but also empowers the uncovering of meaningful and impactful relationships. These discoveries have paved the way for scientists to explore the existing data and uncover meaningful outcomes that they might not have been aware of previously.
In all these use cases utilizing LD, one crippling problem is the underlying data quality. Incomplete, inconsistent or inaccurate data affects the end results gravely, thus making them unreliable. Data quality is commonly conceived as fitness for use, be it for a certain application or use case. There are cases when datasets that contain quality problems, are useful for certain applications, thus depending on the use case at hand. Thus, LD consumption has to deal with the problem of getting the data into a state in which it can be exploited for real use cases. The insufficient data quality can be caused either by the LD publication process or is intrinsic to the data source itself.
A key challenge is to assess the quality of datasets published on the Web and make this quality information explicit. Assessing data quality is particularly a challenge in LD as the underlying data stems from a set of multiple, autonomous and evolving data sources. Moreover, the dynamic nature of LD makes assessing the quality crucial to measure the accuracy of representing the real-world data. On the document Web, data quality can only be indirectly or vaguely defined, but there is a requirement for more concrete and measurable data quality metrics for LD. Such data quality metrics include correctness of facts wrt. the real-world, adequacy of semantic representation, quality of interlinks, interoperability, timeliness or consistency with regard to implicit information. Even though data quality is an important concept in LD, there are few methodologies proposed to assess the quality of these datasets.
Thus, in this thesis, we first unify 18 data quality dimensions and provide a total of 69 metrics for assessment of LD. The first methodology includes the employment of LD experts for the assessment. This assessment is performed with the help of the TripleCheckMate tool, which was developed specifically to assist LD experts for assessing the quality of a dataset, in this case DBpedia. The second methodology is a semi-automatic process, in which the first phase involves the detection of common quality problems by the automatic creation of an extended schema for DBpedia. The second phase involves the manual verification of the generated schema axioms. Thereafter, we employ the wisdom of the crowds i.e. workers for online crowdsourcing platforms such as Amazon Mechanical Turk (MTurk) to assess the quality of DBpedia. We then compare the two approaches (previous assessment by LD experts and assessment by MTurk workers in this study) in order to measure the feasibility of each type of the user-driven data quality assessment methodology.
Additionally, we evaluate another semi-automated methodology for LD quality assessment, which also involves human judgement. In this semi-automated methodology, selected metrics are formally defined and implemented as part of a tool, namely R2RLint. The user is not only provided the results of the assessment but also specific entities that cause the errors, which help users understand the quality issues and thus can fix them. Finally, we take into account a domain-specific use case that consumes LD and leverages on data quality. In particular, we identify four LD sources, assess their quality using the R2RLint tool and then utilize them in building the Health Economic Research (HER) Observatory. We show the advantages of this semi-automated assessment over the other types of quality assessment methodologies discussed earlier. The Observatory aims at evaluating the impact of research development on the economic and healthcare performance of each country per year. We illustrate the usefulness of LD in this use case and the importance of quality assessment for any data analysis.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Linked Data, Datenqualität, Semantic Web
Linked Data, Data Quality, Semantic Web
Zaveri, Amrapali
Naumann, Felix
Universität Leipzig
2015-05-19
2014-09-29
2015-04-17
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:13304
2021-03-29T08:42:59Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
(Relaxed) Product Structures of Graphs and Hypergraphs
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-167934
eng
In this thesis, we investigate graphs and hypergraphs that have (relaxed) product structures.
In the class of graphs, we discuss in detail \\emph{RSP-relations}, a relaxation of relations fulfilling the square property and therefore of the product relation $\\sigma$, that identifies the copies of the prime factors of a graph w.r.t. the Cartesian product. For $K_{2,3}$-free graphs finest RSP-relations can be computed in polynomial-time. In general, however, they are not unique and their number may even grow exponentially. Explicit constructions of such relations in complete and complete bipartite graphs are given.
Furthermore, we establish the close connection of (\\emph{well-behaved}) RSP-relations to \\mbox{(quasi-)covers} of graphs and equitable partitions. Thereby, we characterize the existence of non-trivial RSP-relations by means of the existence of spanning subgraphs that yield quasi-covers of the graph under investigation.
We show, how equitable partitions on the vertex set of a graph $G$ arise in a natural way from well-behaved RSP-relations on $E(G)$.
These partitions in turn give rise to quotient graphs that have rich product structure even if $G$ itself is prime. This product structure of the quotient graph is still retained even for RSP-relations that are not well-behaved. Furthermore, we will see that a (finest) RSP-relation of a product graph can be obtained easily from (finest) RSP-relations on the prime factors w.r.t. certain products and in what manner the quotient graphs of the product w.r.t. such an RSP-relation result from the quotient graphs of the factors and the respective product.
In addition, we examine relations on the edge sets of \\emph{hyper}graphs that satisfy the grid property, the hypergraph analog of the square property. We introduce the \\emph{strong} and the \\emph{relaxed} grid property as variations of the grid property, the latter generalizing the relaxed square property. We thereby show, that many, although not all results for graphs and the (relaxed) square property can be transferred to hypergraphs. Similar to the graph case,
any equivalence relation $R$ on the edge set of a hypergraph $H$ that satisfies the relaxed grid property induces a partition of the vertex set of $H$ which in turn determines quotient hypergraphs that have non-trivial product structures. Besides, we introduce the notion of \\emph{(Cartesian) hypergraph bundles}, the analog of (Cartesian) graph bundles and point out the connection between the grid property and hypergraph bundles.
Finally, we show that every connected thin hypergraph $H$ has a unique prime factorization with respect to the normal and strong (hypergraph) product. Both products coincide with the usual strong \\emph{graph} product whenever $H$ is a graph. We introduce the notion of the Cartesian skeleton of hypergraphs as a natural generalization of the Cartesian skeleton of graphs and prove that it is uniquely defined for thin hypergraphs. Moreover, we show that the Cartesian skeleton of thin hypergraphs and its PFD w.r.t. the strong and the normal product can be computed in polynomial time.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Graphprodukte, Hypergraphprodukte, Produktrelationen, relaxierte Produkte, Square Property
Graph Products, Hypergraph Products, Product Relations, Relaxed Products, Square Property
Ostermeier, Lydia
Stadler, Peter F.
Hammack, Richard
Lydia Ostermeier
2015-05-20
2015-08-01
2015-05-13
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:13658
2021-03-29T08:47:25Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Service Engineering in der Branche erneuerbare Energien
Anwendung eines metamodellbasierten Ansatzes und
Entwicklung eines Dienstleistungsframework: Service Engineering in der Branche erneuerbare EnergienAnwendung eines metamodellbasierten Ansatzes undEntwicklung eines Dienstleistungsframework
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-183565
ger
Die Zielsetzung der Arbeit ist die Anwendung bestehender Ansätze aus dem Forschungsgebiet des Service Engineering sowie deren konzeptionelle Erweiterung, um eine methodische Verfahrensweise bei der Entwicklung und Gestaltung von Dienstleistungen in der Branche erneuerbare Energien zu unterstützen. Im Fokus der Arbeit stehen dabei industrienahe, komplexe und variantenreiche Dienstleistungen der Branche, für deren Beschreibung Methoden und Werkzeuge dargelegt werden. Hierbei wird ein möglichst ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der die Beschreibung von EE-Dienstleistungen auf mehreren Ebenen ermöglicht. Im Vorfeld der Anwendung konkreter Ansätze wird erhoben, welche Potenziale bezüglich des Service Engineering in der Branche bestehen und welche Anforderungen sich aus diesen ergeben. Zur Erfüllung dieser Anforderungen werden die Konzepte eines Metamodells zur ganzheitlichen Beschreibung von Dienstleistungen auf den Ebenen Komponente, Produkt, Prozess und Ressource angewendet und spezifisch erweitert. Auf dieser Grundlage erfolgt die Implementierung verschiedener Softwareartefakte, die in einem Dienstleistungsframework verknüpft werden und eine integrierte Beschreibung IT-basierter Dienstleistungen ermöglichen. Mittels eines Anwendungsfalls wird die Integration der Beschreibung und Konfiguration von Dienstleistungen auf der businesslogischen Ebene mit der Orchestrierung und Ausführung auf der Ebene der Softwareservices veranschaulicht. Die Arbeit hat die Zielsetzung, zum einen wissenschaftlich und zum anderen praktisch zur innovativen Entwicklungen im Gebiet der EE-Dienstleistungen beizutragen und somit den Betrachtungsfokus auf die technologie-begleitenden Dienstleistungen zu richten.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Service Engineering
Service Engineering
Sonnenberg, Michael
Fähnrich, Klaus-Peter
Gruhn, Volker
Universität Leipzig
2015-10-15
2015-05-08
2015-10-14
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13658
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oai:qucosa:de:qucosa:13675
2021-03-29T08:47:38Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Extension and application of a tropospheric aqueous phase chemical mechanism (CAPRAM) for aerosol and cloud models
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-183743
eng
The ubiquitous abundance of organic compounds in natural and anthorpogenically influenced eco-systems has put these compounds into the focus of atmospheric research. Organic compounds have an impact on air quality, climate, and human health. Moreover, they affect particle growth, secondary organic aerosol (SOA) formation, and the global radiation budget by altering particle properties. To investigate the multiphase chemistry of organic compounds and interactions with the aqueous phase in the troposphere, modelling can provide a useful tool.
The oxidation of larger organic molecules to the final product CO2 can involve a huge number of intermediate compounds and tens of thousands of reactions. Therefore, the creation of explicit mechanisms relies on automated mechanism construction. Estimation methods for the prediction of the kinetic data needed to describe the degradation of these intermediates are inevitable due to the infeasibility of an experimental determination of all necessary data. Current aqueous phase descriptions of organic chemistry lag behind the gas phase descriptions in atmospheric chemical mechanisms despite its importance for the multiphase chemistry of organic compounds.
In this dissertation, the gas phase mechanism Generator for Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere (GECKO-A) has been advanced by a protocol for the description of the oxidation of organic compounds in the aqueous phase. Therefore, a database with kinetic data of 465 aqueous phase hydroxyl radical and 129 aqueous phase nitrate radical reactions with organic compounds has been compiled and evaluated. The database was used to evaluate currently available estimation methods for the prediction of aqueous phase kinetic data of reactions of organic compounds. Among the investigated methods were correlations of gas and aqueous kinetic data, kinetic data of homologous series of various compound classes, reactivity comparisons of inorganic radical oxidants, Evans-Polanyi-type correlations, and structure-activity relationships (SARs). Evans-Polanyi-type correlations have been improved for the purpose of automated mechanism self-generation of mechanisms with large organic molecules. A protocol has been designed based on SARs for hydroxyl radical reactions and the improved Evans-Polanyi-type correlations for nitrate radical reactions with organic compounds. The protocol was assessed in a series of critical sensitivity studies, where uncertainties of critical parameters were investigated.
The advanced multiphase generator GECKO-A was used to generate mechanisms, which were applied in box model studies and validated against two sets of aerosol chamber experiments. Experiments differed by the initial compounds used (hexane and trimethylbenzene) and the experimental conditions (UV-C lights off/on and additional in-situ hydroxyl radical source no/yes). Reasonable to good agreement of the modelled and experimental results was achieved in these studies.
Finally, GECKO-A was used to create two new CAPRAM version, where, for the first time, branchingratios for different reaction pathways were introduced and the chemistry of compounds with up to four carbon atoms has been extended. The most detailed mechanism comprises 4174 compounds and 7145 processes. Detailed investigations were performed under real tropospheric conditions in urban and remote continental environments. Model results showed significant improvements, especially in regard to the formation of organic aerosol mass. Detailed investigations of concentration-time profiles and chemical fluxes refined the current knowledge of the multiphase processing of organic compounds in the troposphere, but also pointed at current limitations of the generator protocol, the mechanisms created, and current understanding of aqueous phase processes of organic compounds.:1 Introduction and motivation
2 Theoretical background
2.1 General overview of the tropospheric multiphase chemistry of organic compounds
2.1.1 Gas phase chemistry
2.1.2 Phase transfer
2.1.3 Aqueous phase chemistry
2.2 Tropospheric multiphase chemistry mechanisms
2.2.1 Gas phase mechanisms
2.2.2 Aqueous phase mechanisms
2.2.3 The multiphase mechanism MCMv3.1-CAPRAM 3.0n
2.2.3.1 MCMv3.1
2.2.3.2 CAPRAM 3.0n
2.3 Multiphase chemistry box models
2.3.1 Overview
2.3.2 The model SPACCIM
2.3.2.1 Overview
2.3.2.2 The microphysical scheme
2.3.2.3 The chemical and phase transfer scheme
2.3.2.4 The coupling scheme
2.4 Prediction of aqueous phase kinetic data
2.4.1 Simple correlations
2.4.2 Evans-Polanyi-correlations
2.4.3 Structure-activity relationships
2.5 The generator GECKO-A
3 Evaluation of kinetic data and prediction methods
3.1 Compilation and evaluation of aqueous phase kinetic data
3.2 Extrapolation of gas phase rate constants to the aqueous phase
3.3 Homologous series of compound classes
3.4 Radical reactivity comparisons
3.5 Evans-Polanyi-type correlations
3.5.1 OH rate constant prediction
3.5.2 NO3 rate constant prediction
3.5.3 Development of an advanced Evans-Polanyi-type correlation
3.6 Structure-activity relationships
3.7 Conclusions from the evaluation process
4 Development of the new aqueous phase protocol and its implementation
into GECKO-A
4.1 Initialisation and workflow of GECKO-A
4.2 Estimation of phase transfer data
4.3 OH reactions of stable compounds
4.4 NO3 reactions of stable compounds
4.5 Hydration of carbonyl compounds
4.6 Hydrolysis of carbonyl nitrates
4.7 Dissociation of carboxylic acids
4.8 Degradation of radical compounds
4.8.1 RO2 recombinations and cross-reactions
4.8.2 HO2 elimination of ff-hydroxy peroxy radicals
4.8.3 Degradation of acylperoxy radicals
4.8.4 Degradation of fi-carboxyl peroxy radicals
4.8.5 Degradation of alkoxy radicals
4.8.6 Degradation of acyloxy radicals
5 Investigation and refinement of crucial parameters in GECKO-A and CAPRAM mechanism development
5.1 Formation and degradation of polycarbonyl compounds in the protocol
5.2 Influence of the mass accommodation coefficient on the organic multiphase chemistry and composition
5.3 Influence of the cut-off parameter for minor reaction pathways
5.4 Influence of the chosen SAR in the protocol
5.5 Processing of organic mass fraction in the protocol
5.5.1 Parameterisations for radical attack of the overall organic mass fraction
5.5.2 Detailed studies of organic nitrate sinks and sources
5.5.3 Phase transfer of oxygenated organic compounds in the protocol
5.5.4 Decay of alkoxy radicals in the protocol
5.5.5 Revision of the GROMHE thermodynamic database
5.6 Influence of the nitrate radical chemistry
5.7 The final protocol for aqueous phase mechanism self-generation
5.8 CAPRAM mechanism development
5.8.1 CAPRAM 3.0
5.8.2 CAPRAM 3.5
5.8.3 CAPRAM 4.0
6 Model results and discussion
6.1 Comparisons of model results with aerosol chamber experiments
6.1.1 Design of the aerosol chamber experiments
6.1.1.1 Hexane oxidation experiment
6.1.1.2 Trimethylbenzene oxidation experiment
6.1.2 Mechanism generation and model setup
6.1.2.1 Hexane oxidation experiment
6.1.2.2 Trimethylbenzene oxidation experiment
6.1.3 Evaluation of the model versus aerosol chamber results
6.1.3.1 Hexane oxidation experiment
6.1.3.2 Trimethylbenzene oxidation experiment
6.2 Simulations with a ‘real atmosphere’ scenario
6.2.1 Model setup
6.2.2 Meteorological and microphysical parameters
6.2.3 Influence of the extended organic scheme on the particle acidity and SOA formation
6.2.3.1 Particle acidity
6.2.3.2 Particle mass
6.2.4 Influence of the extended organic scheme on inorganic radical oxidants
6.2.4.1 OH chemistry
6.2.4.2 NO3 chemistry
6.2.4.3 Comparison of OH and NO3 chemistry
6.2.4.4 HO2/O2- chemistry
6.2.5 Influence of the extended organic scheme on inorganic non-radical oxidants
6.2.5.1 H2O2 chemistry
6.2.5.2 O3 chemistry
6.2.6 Influence of the extended organic scheme on inorganic particulate matter
6.2.6.1 Sulfate chemistry
6.2.6.2 Nitrate chemistry
6.2.6.3 TMI chemistry
6.2.7 Detailed investigations of selected organic subsystems
6.2.7.1 Monofunctional organic compounds
6.2.7.2 Carbonyl compounds
6.2.7.3 Dicarboxylic acids and functionalised monocarboxylic acids
7 Conclusions
References
Glossary
Acronyms
List of symbols
List of Figures
List of Tables
Acknowledgements
Curriculum Vitae
List of relevant publications
Peer-reviewed publications
Oral conference contributions
Poster conference contributions
Appendix
A Overview of selected compound classes of tropospheric relevance
B Detailed description of the function of SARs
C The kinetic database
C.1 Reactions of hydroxyl radicals with organic compounds
C.2 Reactions of nitrate radicals with organic compounds
D Detailed information about the evaluation of prediction methods
D.1 Rate data used for the derivation and evaluation of gas-aqueous phase
correlations
D.2 Explanation of the use of box plots
D.3 Additional correlations of homologous series of various compound classes
D.4 Additional information of Evans-Polanyi-type correlations
D.5 Additional information of structure-activity relationships
E Additional information for the development of the protocol of GECKO-A
E.1 Investigations on the decay of acylperoxy radicals
E.2 Additional information about the sensitivity of mass accomodation coefficients
E.3 Additional information about the sensitivity studies concerning the decay of polycarbonyls
E.4 Additional information about the sensitivity studies concerning the omission of minor reaction pathways
E.5 Additional information about the sensitivity studies concerning the processing of the organic mass fraction
E.6 Additional information about the influence of the nitrate radical chemistry
F Additional information about the mechanism generation and model initialisation
F.1 List of primary compounds used for the generation of CAPRAM 3.5
F.2 List of primary compounds used for the generation of CAPRAM 4.0
F.3 Model initialization of the ‘real atmosphere’ scenarios
G The CAPRAM oxidation scheme
G.1 Photolysis processes
G.2 Inorganic chemistry
G.2.1 Phase transfer processes
G.2.2 Chemical conversions
G.3 Organic chemistry
G.3.1 Phase transfer processes
G.3.2 Chemical conversions
H Detailed information about the model validation with chamber experiments
H.1 Additional information about the initialisation of the hexane oxidation
experiment
H.2 Additional model results from the hexane oxidation experiment
H.3 Additional information about the sensitivity runs used in the trimethylbenzene oxidation experiment
H.4 Additional results from the TMB oxidation experiment
I Additional results from the ‘real atmosphere’ scenario
I.1 Particle acidity and SOA formation
I.2 Radical oxidants
I.3 Organic compounds
References of the Appendix
Das zahlreiche Vorkommen organischer Verbindungen in natürlichen und anthropogen beeinflussten Ökosystemen hat diese Verbindungen in den Fokus der Atmosphärenforschung gerückt. Organische Verbindungen beeinträchtigen die Luftqualität, die menschliche Gesundheit und das Klima. Weiterhin werden Partikelwachstum und -eigenschaften, sekundäre organische Partikelbildung und dadurch der globale Strahlungshaushalt durch sie beeinflusst. Um die troposphärische Multiphasenchemie organischer Verbindungen und Wechselwirkungen mit der Flüssigphase zu untersuchen, sind Modellstudien hilfreich.
Die Oxidation großer organischer Moleküle führt zu einer Vielzahl an Zwischenprodukten. Der Abbau erfolgt in unzähligen Reaktionen bis hin zum Endprodukt CO2. Bei der Entwicklung expliziter Mechanismen muss deshalb für diese Verbindungen auf computergestützte, automatisierte Methoden zurückgegriffen werden. Abschätzungsmethoden für die Vorhersage kinetischer Daten zur Beschreibung des Abbaus der Zwischenprodukte sind unabdingbar, da eine experimentelle Bestimmung aller benötigten Daten nicht realisierbar ist. Die derzeitige Beschreibung der Flüssigphasenchemie unterliegt deutlich den Beschreibungen der Gasphase in atmosphärischen Chemiemechanismen trotz deren Relevanz für die Multiphasenchemie.
In dieser Arbeit wurde der Gasphasenmechanismusgenerator GECKO-A (“Generator for Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere”) um ein Protokoll zur Oxidation organischer Verbindungen in der Flüssigphase erweitert. Dazu wurde eine Datenbank mit kinetischen Daten von 465 Hydroxylradikal- und 129 Nitratradikalreaktionen mit organischen Verbindungen angelegt und evaluiert. Mit Hilfe der Datenbank wurden derzeitige Abschätzungsmethoden für die Vorhersage kinetischer Daten von Flüssigphasenreaktionen organischer Verbindungen evaluiert. Die untersuchten Methoden beinhalteten Korrelationen kinetischer Daten aus Gas- und Flüssigphase, homologer Reihen verschiedener Stoffklassen, Reaktivitätsvergleiche, Evans-Polanyi-Korrelationen und Struktur-Reaktivitätsbeziehungen. Für die Mechanismusgenerierung großer organischer Moleküle wurden die Evans-Polanyi-Korrelationen in dieser Arbeit weiterentwickelt. Es wurde ein Protokol für die Mechanismusgenerierung entwickelt, das auf Struktur-Reaktivitätsbeziehungen bei Reaktionen von organischen Verbindungen mit OH-Radikalen und auf den erweiterten Evans-Polanyi-Korrelationen bei NO3-Radikalreaktionen beruht. Das Protokoll wurde umfangreich in einer Reihe von Sensitivitätsstudien getestet, um Unsicherheiten kritischer Parameter abzuschätzen.
Der erweiterte Multiphasengenerator GECKO-A wurde dazu verwendet, neue Mechanismen zu generieren, die in Boxmodellstudien gegen Aerosolkammerexperimente evaluiert wurden. Die Experimentreihen unterschieden sich sowohl in der betrachteten Ausgangssubstanz (Hexan und Trimethylbenzen) und dem Experimentaufbau (ohne oder mit UV-C-Photolyse und ohne oder mit zusätzlicher partikulärer Hydroxylradikalquelle). Bei den Experimenten konnte eine zufriedenstellende bis gute Übereinstimmung der experimentellen und Modellergebnisse erreicht werden.
Weiterhin wurde GECKO-A verwendet, um zwei neue CAPRAM-Versionen mit bis zu 4174 Verbindungen und 7145 Prozessen zu generieren. Erstmals wurden Verzweigungsverhältnisse in CAPRAM eingeführt. Außerdem wurde die Chemie organischer Verbindungen mit bis zu vier Kohlenstoffatomen erweitert. Umfangreiche Untersuchungen unter realistischen troposphärischen Bedingungen in urbanen und ländlichen Gebieten haben deutliche Verbesserungen der erweiterten Mechanismen besonders in Bezug auf Massenzuwachs des organischen Aerosolanteils gezeigt. Das Verständnis der organischen Multiphasenchemie konnte durch detaillierte Untersuchungen zu den Konzentrations-Zeit-Profilen und chemischen Flüssen vertieft werden, aber auch gegenwärtige Limitierungen des Generators, der erzeugten Mechanismen und unseres Verständnisses für Flüssigphasenprozesse organischer Verbindungen aufgezeigt werden.:1 Introduction and motivation
2 Theoretical background
2.1 General overview of the tropospheric multiphase chemistry of organic compounds
2.1.1 Gas phase chemistry
2.1.2 Phase transfer
2.1.3 Aqueous phase chemistry
2.2 Tropospheric multiphase chemistry mechanisms
2.2.1 Gas phase mechanisms
2.2.2 Aqueous phase mechanisms
2.2.3 The multiphase mechanism MCMv3.1-CAPRAM 3.0n
2.2.3.1 MCMv3.1
2.2.3.2 CAPRAM 3.0n
2.3 Multiphase chemistry box models
2.3.1 Overview
2.3.2 The model SPACCIM
2.3.2.1 Overview
2.3.2.2 The microphysical scheme
2.3.2.3 The chemical and phase transfer scheme
2.3.2.4 The coupling scheme
2.4 Prediction of aqueous phase kinetic data
2.4.1 Simple correlations
2.4.2 Evans-Polanyi-correlations
2.4.3 Structure-activity relationships
2.5 The generator GECKO-A
3 Evaluation of kinetic data and prediction methods
3.1 Compilation and evaluation of aqueous phase kinetic data
3.2 Extrapolation of gas phase rate constants to the aqueous phase
3.3 Homologous series of compound classes
3.4 Radical reactivity comparisons
3.5 Evans-Polanyi-type correlations
3.5.1 OH rate constant prediction
3.5.2 NO3 rate constant prediction
3.5.3 Development of an advanced Evans-Polanyi-type correlation
3.6 Structure-activity relationships
3.7 Conclusions from the evaluation process
4 Development of the new aqueous phase protocol and its implementation
into GECKO-A
4.1 Initialisation and workflow of GECKO-A
4.2 Estimation of phase transfer data
4.3 OH reactions of stable compounds
4.4 NO3 reactions of stable compounds
4.5 Hydration of carbonyl compounds
4.6 Hydrolysis of carbonyl nitrates
4.7 Dissociation of carboxylic acids
4.8 Degradation of radical compounds
4.8.1 RO2 recombinations and cross-reactions
4.8.2 HO2 elimination of ff-hydroxy peroxy radicals
4.8.3 Degradation of acylperoxy radicals
4.8.4 Degradation of fi-carboxyl peroxy radicals
4.8.5 Degradation of alkoxy radicals
4.8.6 Degradation of acyloxy radicals
5 Investigation and refinement of crucial parameters in GECKO-A and CAPRAM mechanism development
5.1 Formation and degradation of polycarbonyl compounds in the protocol
5.2 Influence of the mass accommodation coefficient on the organic multiphase chemistry and composition
5.3 Influence of the cut-off parameter for minor reaction pathways
5.4 Influence of the chosen SAR in the protocol
5.5 Processing of organic mass fraction in the protocol
5.5.1 Parameterisations for radical attack of the overall organic mass fraction
5.5.2 Detailed studies of organic nitrate sinks and sources
5.5.3 Phase transfer of oxygenated organic compounds in the protocol
5.5.4 Decay of alkoxy radicals in the protocol
5.5.5 Revision of the GROMHE thermodynamic database
5.6 Influence of the nitrate radical chemistry
5.7 The final protocol for aqueous phase mechanism self-generation
5.8 CAPRAM mechanism development
5.8.1 CAPRAM 3.0
5.8.2 CAPRAM 3.5
5.8.3 CAPRAM 4.0
6 Model results and discussion
6.1 Comparisons of model results with aerosol chamber experiments
6.1.1 Design of the aerosol chamber experiments
6.1.1.1 Hexane oxidation experiment
6.1.1.2 Trimethylbenzene oxidation experiment
6.1.2 Mechanism generation and model setup
6.1.2.1 Hexane oxidation experiment
6.1.2.2 Trimethylbenzene oxidation experiment
6.1.3 Evaluation of the model versus aerosol chamber results
6.1.3.1 Hexane oxidation experiment
6.1.3.2 Trimethylbenzene oxidation experiment
6.2 Simulations with a ‘real atmosphere’ scenario
6.2.1 Model setup
6.2.2 Meteorological and microphysical parameters
6.2.3 Influence of the extended organic scheme on the particle acidity and SOA formation
6.2.3.1 Particle acidity
6.2.3.2 Particle mass
6.2.4 Influence of the extended organic scheme on inorganic radical oxidants
6.2.4.1 OH chemistry
6.2.4.2 NO3 chemistry
6.2.4.3 Comparison of OH and NO3 chemistry
6.2.4.4 HO2/O2- chemistry
6.2.5 Influence of the extended organic scheme on inorganic non-radical oxidants
6.2.5.1 H2O2 chemistry
6.2.5.2 O3 chemistry
6.2.6 Influence of the extended organic scheme on inorganic particulate matter
6.2.6.1 Sulfate chemistry
6.2.6.2 Nitrate chemistry
6.2.6.3 TMI chemistry
6.2.7 Detailed investigations of selected organic subsystems
6.2.7.1 Monofunctional organic compounds
6.2.7.2 Carbonyl compounds
6.2.7.3 Dicarboxylic acids and functionalised monocarboxylic acids
7 Conclusions
References
Glossary
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List of symbols
List of Figures
List of Tables
Acknowledgements
Curriculum Vitae
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Poster conference contributions
Appendix
A Overview of selected compound classes of tropospheric relevance
B Detailed description of the function of SARs
C The kinetic database
C.1 Reactions of hydroxyl radicals with organic compounds
C.2 Reactions of nitrate radicals with organic compounds
D Detailed information about the evaluation of prediction methods
D.1 Rate data used for the derivation and evaluation of gas-aqueous phase
correlations
D.2 Explanation of the use of box plots
D.3 Additional correlations of homologous series of various compound classes
D.4 Additional information of Evans-Polanyi-type correlations
D.5 Additional information of structure-activity relationships
E Additional information for the development of the protocol of GECKO-A
E.1 Investigations on the decay of acylperoxy radicals
E.2 Additional information about the sensitivity of mass accomodation coefficients
E.3 Additional information about the sensitivity studies concerning the decay of polycarbonyls
E.4 Additional information about the sensitivity studies concerning the omission of minor reaction pathways
E.5 Additional information about the sensitivity studies concerning the processing of the organic mass fraction
E.6 Additional information about the influence of the nitrate radical chemistry
F Additional information about the mechanism generation and model initialisation
F.1 List of primary compounds used for the generation of CAPRAM 3.5
F.2 List of primary compounds used for the generation of CAPRAM 4.0
F.3 Model initialization of the ‘real atmosphere’ scenarios
G The CAPRAM oxidation scheme
G.1 Photolysis processes
G.2 Inorganic chemistry
G.2.1 Phase transfer processes
G.2.2 Chemical conversions
G.3 Organic chemistry
G.3.1 Phase transfer processes
G.3.2 Chemical conversions
H Detailed information about the model validation with chamber experiments
H.1 Additional information about the initialisation of the hexane oxidation
experiment
H.2 Additional model results from the hexane oxidation experiment
H.3 Additional information about the sensitivity runs used in the trimethylbenzene oxidation experiment
H.4 Additional results from the TMB oxidation experiment
I Additional results from the ‘real atmosphere’ scenario
I.1 Particle acidity and SOA formation
I.2 Radical oxidants
I.3 Organic compounds
References of the Appendix
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Organische Verbindungen; Chemie; Aerosol
TROPOS, CAPRAM, GECKO-A, SPACCIM, LEAK, Multiphasenchemie, Boxmodellierung, Mechanismusentwicklung, Organische Verbindungen, Vorhersagemethoden, Parameterisierungen, SOA, Aerosol-Wolken-Wechselwirkungen, Partikelzusammensetzung, Partikelazidität, Aerosolkammerexperimente
TROPOS, CAPRAM, GECKO-A, SPACCIM, LEAK, multiphase chemistry, box modelling, mechanism development, organic compounds, estimation methods, parameterisations, SOA, aerosol-cloud interactions, particle composition, particle acidity, aerosol chamber experiments
Bräuer, Peter
Herrmann, Hartmut
Aumont, Bernard
Universität Leipzig
2015-10-19
2015-05-06
2015-08-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13675
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A13675/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:13702
2021-03-29T08:47:58Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Word Maps on Compact Lie Groups
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-184066
eng
We studied the subjectivity of word maps on SU(n) and the length of the shortest elements in the central series of free group of rank 2 with some applications to almost laws in compact groups.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wortabbildungen, Lie-Gruppen
word maps, Lie groups
Elkasapy, Abdelrhman
Thom, Andreas
Abert, Miklos
Universität Leipzig
2015-12-15
2015-05-28
2015-12-10
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13702
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A13702/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:13825
2021-03-29T08:49:30Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Equivariant Differential Cohomology
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-185772
eng
The construction of characteristic classes via the curvature form of a
connection is one motivation for the refinement of integral cohomology
by de Rham cocycles -- known as differential cohomology. We will discuss
the analog in the case of a group action on the manifold: We will show
the compatibility of the equivariant characteristic class in integral
Borel cohomology with the equivariant characteristic form in the Cartan
model. Motivated by this understanding of characteristic forms, we
define equivariant differential cohomology as a refinement of
equivariant integral cohomology by Cartan cocycles.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Äquivariant, Charakteristische Klassen, Kohomologie
equivariant, cohomology, characteristic classes
Kübel, Andreas
Thom, Andreas
Schick, Thomas
Universität Leipzig
2015-11-03
2015-05-22
2015-10-28
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13825
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A13825/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:13878
2021-03-29T08:50:10Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Statistical Extraction of Multilingual Natural Language Patterns for RDF Predicates: Algorithms and Applications
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-208759
eng
The Data Web has undergone a tremendous growth period.
It currently consists of more then 3300 publicly available knowledge bases describing millions of resources from various domains, such as life sciences, government or geography, with over 89 billion facts.
In the same way, the Document Web grew to the state where approximately 4.55 billion websites exist, 300 million photos are uploaded on Facebook as well as 3.5 billion Google searches are performed on average every day.
However, there is a gap between the Document Web and the Data Web, since for example knowledge bases available on the Data Web are most commonly extracted from structured or semi-structured sources, but the majority of information available on the Web is contained in unstructured sources such as news articles, blog post, photos, forum discussions, etc.
As a result, data on the Data Web not only misses a significant fragment of information but also suffers from a lack of actuality since typical extraction methods are time-consuming and can only be carried out periodically.
Furthermore, provenance information is rarely taken into consideration and therefore gets lost in the transformation process.
In addition, users are accustomed to entering keyword queries to satisfy their information needs.
With the availability of machine-readable knowledge bases, lay users could be empowered to issue more specific questions and get more precise answers.
In this thesis, we address the problem of Relation Extraction, one of the key challenges pertaining to closing the gap between the Document Web and the Data Web by four means.
First, we present a distant supervision approach that allows finding multilingual natural language representations of formal relations already contained in the Data Web.
We use these natural language representations to find sentences on the Document Web that contain unseen instances of this relation between two entities.
Second, we address the problem of data actuality by presenting a real-time data stream RDF extraction framework and utilize this framework to extract RDF from RSS news feeds.
Third, we present a novel fact validation algorithm, based on natural language representations, able to not only verify or falsify a given triple, but also to find trustworthy sources for it on the Web and estimating a time scope in which the triple holds true.
The features used by this algorithm to determine if a website is indeed trustworthy are used as provenance information and therewith help to create metadata for facts in the Data Web.
Finally, we present a question answering system that uses the natural language representations to map natural language question to formal SPARQL queries, allowing lay users to make use of the large amounts of data available on the Data Web to satisfy their information need.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
RDF, Semantic Web, Relationsextraktion, Muster, Data Web
RDF, Semantic Web, Relation Extraction, Pattern, Data Web
Gerber, Daniel
Fähnrich, Klaus-Peter
Ngonga Ngomo, Axel-Cyrille
Polleres, Axel
Universität Leipzig
2016-08-29
2015-10-30
2016-06-07
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A13878
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A13878/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:14048
2021-03-29T08:52:17Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
On the Satisfiability of Temporal Logics with Concrete Domains
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-190987
eng
Temporal logics are a very popular family of logical languages, used to specify properties of abstracted systems. In the last few years, many extensions of temporal logics have been proposed, in order to address the need to express more than just abstract properties.
In our work we study temporal logics extended by local constraints, which allow to express quantitative properties on data values from an arbitrary relational structure called the concrete domain.
An example of concrete domain can be (Z, <, =), where the integers are considered as a relational structure over the binary order relation and the equality relation.
Formulas of temporal logics with constraints are evaluated on data-words or data-trees, in which each node or position is labeled by a vector of data from the concrete domain. We call the constraints local because they can only compare values at a fixed distance inside such models.
Several positive results regarding the satisfiability of LTL (linear temporal logic) with constraints over the integers have been established in the past years, while the corresponding results for branching time logics were only partial.
In this work we prove that satisfiability of CTL* (computation tree logic) with
constraints over the integers is decidable and also lift this result to ECTL*, a proper extension of CTL*.
We also consider other classes of concrete domains, particularly ones that are \"tree-like\". We consider semi-linear orders, ordinal trees and trees of a fixed height, and prove decidability in this framework as well. At the same time we prove that our method cannot be applied in the case of the infinite binary tree or the infinitely branching infinite tree.
We also look into extending the expressiveness of our logic adding non-local constraints, and find that this leads to undecidability of the satisfiability problem, even on very simple domains like (Z, <, =). We then find a way to restrict the power of the non-local constraints to regain decidability.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Temporal logics, Concrete Domains, Satisfiability, data words, data trees
Carapelle, Claudia
Lohrey, Markus
Universität Leipzig
2015-12-08
2015-06-29
2015-11-04
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A14048
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A14048/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:14126
2021-03-29T08:53:17Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Semantic Enrichment of Ontology Mappings
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-192438
eng
Schema and ontology matching play an important part in the field of data integration and semantic web. Given two heterogeneous data sources, meta data matching usually constitutes the first step in the data integration workflow, which refers to the analysis and comparison of two input resources like schemas or ontologies. The result is a list of correspondences between the two schemas or ontologies, which is often called mapping or alignment. Many tools and research approaches have been proposed to automatically determine those correspondences. However, most match tools do not provide any information about the relation type that holds between matching concepts, for the simple but important reason that most common match strategies are too simple and heuristic to allow any sophisticated relation type determination.
Knowing the specific type holding between two concepts, e.g., whether they are in an equality, subsumption (is-a) or part-of relation, is very important for advanced data integration tasks, such as ontology merging or ontology evolution. It is also very important for mappings in the biological or biomedical domain, where is-a and part-of relations may exceed the number of equality correspondences by far. Such more expressive mappings allow much better integration results and have scarcely been in the focus of research so far.
In this doctoral thesis, the determination of the correspondence types in a given mapping is the focus of interest, which is referred to as semantic mapping enrichment. We introduce and present the mapping enrichment tool STROMA, which obtains a pre-calculated schema or ontology mapping and for each correspondence determines a semantic relation type. In contrast to previous approaches, we will strongly focus on linguistic laws and linguistic insights. By and large, linguistics is the key for precise matching and for the determination of relation types. We will introduce various strategies that make use of these linguistic laws and are able to calculate the semantic type between two matching concepts. The observations and insights gained from this research go far beyond the field of mapping enrichment and can be also applied to schema and ontology matching in general.
Since generic strategies have certain limits and may not be able to determine the relation type between more complex concepts, like a laptop and a personal computer, background knowledge plays an important role in this research as well. For example, a thesaurus can help to recognize that these two concepts are in an is-a relation. We will show how background knowledge can be effectively used in this instance, how it is possible to draw conclusions even if a concept is not contained in it, how the relation types in complex paths can be resolved and how time complexity can be reduced by a so-called bidirectional search. The developed techniques go far beyond the background knowledge exploitation of previous approaches, and are now part of the semantic repository SemRep, a flexible and extendable system that combines different lexicographic resources.
Further on, we will show how additional lexicographic resources can be developed automatically by parsing Wikipedia articles. The proposed Wikipedia relation extraction approach yields some millions of additional relations, which constitute significant additional knowledge for mapping enrichment. The extracted relations were also added to SemRep, which thus became a comprehensive background knowledge resource. To augment the quality of the repository, different techniques were used to discover and delete irrelevant semantic relations.
We could show in several experiments that STROMA obtains very good results w.r.t. relation type detection. In a comparative evaluation, it was able to achieve considerably better results than related applications. This corroborates the overall usefulness and strengths of the implemented strategies, which were developed with particular emphasis on the principles and laws of linguistics.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
ontology mapping, ontology matching, semantische erweiterung, datenintegration, hintergrundwissen
ontology mapping, ontology matching, semantic enrichment, data integration, background knowledge
Arnold, Patrick
Rahm, Erhard
Auer, Sören
Universität Leipzig
2016-01-04
2015-07-09
2015-12-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A14126
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A14126/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:14333
2021-03-29T08:56:12Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Automatisierte Verfahren für die
Themenanalyse nachrichtenorientierter
Textquellen: Automatisierte Verfahren für dieThemenanalyse nachrichtenorientierterTextquellen
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-195091
ger
Im Bereich der medienwissenschaftlichen Inhaltsanalyse stellt die Themenanalyse
einen wichtigen Bestandteil dar. Für die Analyse großer digitaler Textbestände hin-
sichtlich thematischer Strukturen ist es deshalb wichtig, das Potential automatisierter
computergestützter Methoden zu untersuchen. Dabei müssen die methodischen und
analytischen Anforderungen der Inhaltsanalyse beachtet und abgebildet werden, wel-
che auch für die Themenanalyse gelten. In dieser Arbeit werden die Möglichkeiten der
Automatisierung der Themenanalyse und deren Anwendungsperspektiven untersucht.
Dabei wird auf theoretische und methodische Grundlagen der Inhaltsanalyse und auf
linguistische Theorien zu Themenstrukturen zurückgegriffen,um Anforderungen an ei-
ne automatische Analyse abzuleiten. Den wesentlichen Beitrag stellt die Untersuchung
der Potentiale und Werkzeuge aus den Bereichen des Data- und Text-Mining dar, die
für die inhaltsanalytische Arbeit in Textdatenbanken hilfreich und gewinnbringend
eingesetzt werden können. Weiterhin wird eine exemplarische Analyse durchgeführt,
um die Anwendbarkeit automatischer Methoden für Themenanalysen zu zeigen. Die
Arbeit demonstriert auch Möglichkeiten der Nutzung interaktiver Oberflächen, formu-
liert die Idee und Umsetzung einer geeigneten Software und zeigt die Anwendung eines
möglichen Arbeitsablaufs für die Themenanalyse auf. Die Darstellung der Potentiale
automatisierter Themenuntersuchungen in großen digitalen Textkollektionen in dieser
Arbeit leistet einen Beitrag zur Erforschung der automatisierten Inhaltsanalyse.
Ausgehend von den Anforderungen, die an eine Themenanalyse gestellt werden,
zeigt diese Arbeit, mit welchen Methoden und Automatismen des Text-Mining diesen
Anforderungen nahe gekommen werden kann. Zusammenfassend sind zwei Anforde-
rungen herauszuheben, deren jeweilige Erfüllung die andere beeinflusst. Zum einen
ist eine schnelle thematische Erfassung der Themen in einer komplexen Dokument-
sammlung gefordert, um deren inhaltliche Struktur abzubilden und um Themen
kontrastieren zu können. Zum anderen müssen die Themen in einem ausreichenden
Detailgrad abbildbar sein, sodass eine Analyse des Sinns und der Bedeutung der The-
meninhalte möglich ist. Beide Ansätze haben eine methodische Verankerung in den
quantitativen und qualitativen Ansätzen der Inhaltsanalyse. Die Arbeit diskutiert
diese Parallelen und setzt automatische Verfahren und Algorithmen mit den Anforde-
rungen in Beziehung. Es können Methoden aufgezeigt werden, die eine semantische
und damit thematische Trennung der Daten erlauben und einen abstrahierten Über-
blick über große Dokumentmengen schaffen. Dies sind Verfahren wie Topic-Modelle
oder clusternde Verfahren. Mit Hilfe dieser Algorithmen ist es möglich, thematisch
kohärente Untermengen in Dokumentkollektion zu erzeugen und deren thematischen
Gehalt für Zusammenfassungen bereitzustellen. Es wird gezeigt, dass die Themen
trotz der distanzierten Betrachtung unterscheidbar sind und deren Häufigkeiten und
Verteilungen in einer Textkollektion diachron dargestellt werden können. Diese Auf-
bereitung der Daten erlaubt die Analyse von thematischen Trends oder die Selektion
bestimmter thematischer Aspekte aus einer Fülle von Dokumenten. Diachrone Be-
trachtungen thematisch kohärenter Dokumentmengen werden dadurch möglich und
die temporären Häufigkeiten von Themen können analysiert werden. Für die detaillier-
te Interpretation und Zusammenfassung von Themen müssen weitere Darstellungen
und Informationen aus den Inhalten zu den Themen erstellt werden. Es kann gezeigt
werden, dass Bedeutungen, Aussagen und Kontexte über eine Kookurrenzanalyse
im Themenkontext stehender Dokumente sichtbar gemacht werden können. In einer
Anwendungsform, welche die Leserichtung und Wortarten beachtet, können häufig
auftretende Wortfolgen oder Aussagen innerhalb einer Thematisierung statistisch
erfasst werden. Die so generierten Phrasen können zur Definition von Kategorien
eingesetzt werden oder mit anderen Themen, Publikationen oder theoretischen An-
nahmen kontrastiert werden. Zudem sind diachrone Analysen einzelner Wörter, von
Wortgruppen oder von Eigennamen in einem Thema geeignet, um Themenphasen,
Schlüsselbegriffe oder Nachrichtenfaktoren zu identifizieren. Die so gewonnenen Infor-
mationen können mit einem „close-reading“ thematisch relevanter Dokumente ergänzt
werden, was durch die thematische Trennung der Dokumentmengen möglich ist. Über
diese methodischen Perspektiven hinaus lassen sich die automatisierten Analysen
als empirische Messinstrumente im Kontext weiterer hier nicht besprochener kommu-
nikationswissenschaftlicher Theorien einsetzen. Des Weiteren zeigt die Arbeit, dass
grafische Oberflächen und Software-Frameworks für die Bearbeitung von automatisier-
ten Themenanalysen realisierbar und praktikabel einsetzbar sind. Insofern zeigen die
Ausführungen, wie die besprochenen Lösungen und Ansätze in die Praxis überführt
werden können.
Wesentliche Beiträge liefert die Arbeit für die Erforschung der automatisierten
Inhaltsanalyse. Die Arbeit dokumentiert vor allem die wissenschaftliche Auseinan-
dersetzung mit automatisierten Themenanalysen. Während der Arbeit an diesem
Thema wurden vom Autor geeignete Vorgehensweisen entwickelt, wie Verfahren des
Text-Mining in der Praxis für Inhaltsanalysen einzusetzen sind. Unter anderem wur-
den Beiträge zur Visualisierung und einfachen Benutzung unterschiedlicher Verfahren
geleistet. Verfahren aus dem Bereich des Topic Modelling, des Clustering und der
Kookkurrenzanalyse mussten angepasst werden, sodass deren Anwendung in inhalts-
analytischen Anwendungen möglich ist. Weitere Beiträge entstanden im Rahmen der
methodologischen Einordnung der computergestützten Themenanalyse und in der
Definition innovativer Anwendungen in diesem Bereich. Die für die vorliegende Arbeit
durchgeführte Experimente und Untersuchungen wurden komplett in einer eigens ent-
wickelten Software durchgeführt, die auch in anderen Projekten erfolgreich eingesetzt
wird. Um dieses System herum wurden Verarbeitungsketten,Datenhaltung,Visualisie-
rung, grafische Oberflächen, Möglichkeiten der Dateninteraktion, maschinelle Lernver-
fahren und Komponenten für das Dokumentretrieval implementiert. Dadurch werden
die komplexen Methoden und Verfahren für die automatische Themenanalyse einfach
anwendbar und sind für künftige Projekte und Analysen benutzerfreundlich verfüg-
bar. Sozialwissenschaftler,Politikwissenschaftler oder Kommunikationswissenschaftler
können mit der Softwareumgebung arbeiten und Inhaltsanalysen durchführen, ohne
die Details der Automatisierung und der Computerunterstützung durchdringen zu
müssen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Text Mining; Inhaltsanalyse; Themenanalyse; Maschinelles Lernen
Text Mining, Inhaltsanalyse, Themenanalyse, Maschinelles Lernen
Text Mining, Content Analysis, Topic Analysis, Machine Learning
Niekler, Andreas
Heyer, Gerhard
Kulisch, Uwe
Fellbaum, Christiane
Universität Leipzig
2016-01-20
2015-08-25
2016-01-13
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14373
2021-03-29T08:56:44Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Bayesian maximum a posteriori algorithms for modern and ancient DNA
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-195705
eng
When DNA is sequenced, nucleotide calls are produced along with their individual error probabilities, which are usually reported in the form of a per-base quality score. However, these quality scores have not generally been incorporated into probabilistic models as there is typically a poor correlation between the predicted and observed error rates. Computational tools aimed at sequence analysis have therefore used arbitrary cutoffs on quality scores which often unnecessarily reduce the amount of data that can be analyzed. A different approach involves recalibration of those quality scores using known genomic variants to measure empirical error rates. However, for this heuristic to work, an adequate characterization of the variants present in a population must be available -which means that this approach is not possible for a wide range of species.
This thesis develops methods to directly produce error probabilities that are representative of their empirical error rates for raw sequencing data. These can then be incorporated into Bayesian maximum a posteriori algorithms to make highly accurate inferences about the likelihood of the model that gave rise to this observed data. First, an algorithm to produce highly accurate nucleotide basecalls along with calibrated error probabilities is presented. Using the resulting data, individual reads can be robustly as- signed to their samples of origin and ancient DNA fragments can be inferred even at high error rates. For archaic hominin samples, the number of DNA fragments from present-day human contamination can also be accurately quantified.
The novel algorithms developed during the course of this thesis provide an alternative approach to working with Illumina sequence data. They also provide a demonstrable improvement over existing computational methods for basecalling, inferring ancient DNA fragments, demultiplexing, and estimating present-day human contamination along with reconstruction of mitochondrial genomes in ancient hominins.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
informatik
computer science
Renaud, Gabriel
Kelso, Janet
Stadler, Peter
Universität Leipzig
2016-02-05
2016-01-22
2016-01-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14383
2021-03-29T08:56:51Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Transcription factor networks play a key role in human brain evolution and disorders
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-195971
eng
Although the human brain has been studied over past decades at morphological and histological levels, much remains unknown about its molecular and genetic mechanisms.
Furthermore, when compared with our closest relative the chimpanzee, the human brain strikingly shows great morphological changes that have been often associated with our cognitive specializations and skills.
Nevertheless, such drastic changes in the human brain may have arisen not only through morphological changes but also through changes in the expression levels of genes and transcripts.
Gene regulatory networks are complex and large-scale sets of protein interactions that play a fundamental role at the core of cellular and tissue functions. Among the most important players of such regulatory networks are transcription factors (TFs) and the transcriptional circuitries in which TFs are the central nodes.
Over past decades, several studies have focused on the functional characterization of brain-specific TFs, highlighting their pathways, interactions, and target genes implicated in brain development and often disorders. However, one of the main limitations of such studies is the data collection which is generally based on an individual experiment using a single TF.
To understand how TFs might contribute to such human-specific cognitive abilities, it is necessary to integrate the TFs into a system level network to emphasize their potential pathways and circuitry.
This thesis proceeds with a novel systems biology approach to infer the evolution of these networks. Using human, chimpanzee, and rhesus macaque, we spanned circa 35 million years of evolution to infer ancestral TF networks and the TF-TF interactions that are conserved or shared in important brain regions.
Additionally, we developed a novel method to integrate multiple TF networks derived from human frontal lobe next-generation sequencing data into a high confidence consensus network. In this study, we also integrated a manually curated list of TFs important for brain function and disorders. Interestingly, such “Brain-TFs” are important hubs of the consensus network, emphasizing their biological role in TF circuitry in the human frontal lobe.
This thesis describes two major studies in which DNA microarray and RNA-sequencing (RNA-seq) datasets have been mined, directing the TFs and their potential target genes into co-expression networks in human and non-human primate brain genome-wide expression datasets.
In a third study we functionally characterized ZEB2, a TF implicated in brain development and linked with Mowat-Wilson syndrome, using human, chimpanzee, and orangutan cell lines. This work introduces not only an accurate analysis of ZEB2 targets, but also an analysis of the evolution of ZEB2 binding sites and the regulatory network controlled by ZEB2 in great apes, spanning circa 16 million years of evolution.
In summary, those studies demonstrated the critical role of TFs on the gene regulatory networks of human frontal lobe evolution and functions, emphasizing the potential relationships between TF circuitries and such cognitive skills that make humans unique.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Brain evolution, transcription factors, networks
Berto, Stefano
Stadler, Peter F.
Bornberg-Bauer, Erich
Universität Leipzig
2016-02-05
2015-10-15
2016-01-19
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14614
2021-03-29T08:59:56Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Time Dynamic Topic Models
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-200796
eng
Information extraction from large corpora can be a useful tool for many applications in industry and academia. For instance, political communication science has just recently begun to use the opportunities that come with the availability of massive amounts of information available through the Internet and the computational tools that natural language processing can provide. We give a linguistically motivated interpretation of topic modeling, a state-of-the-art algorithm for extracting latent semantic sets of words from large text corpora, and extend this interpretation to cover issues and issue-cycles as theoretical constructs coming from political communication science. We build on a dynamic topic model, a model whose semantic sets of words are allowed to evolve over time governed by a Brownian motion stochastic process and apply a new form of analysis to its result. Generally this analysis is based on the notion of volatility as in the rate of change of stocks or derivatives known from econometrics. We claim that the rate of change of sets of semantically related words can be interpreted as issue-cycles, the word sets as describing the underlying issue. Generalizing over the existing work, we introduce dynamic topic models that are driven by general (Brownian motion is a special case of our model) Gaussian processes, a family of stochastic processes defined by the function that determines their covariance structure. We use the above assumption and apply a certain class of covariance functions to allow for an appropriate rate of change in word sets while preserving the semantic relatedness among words. Applying our findings to a large newspaper data set, the New York Times Annotated corpus (all articles between 1987 and 2007), we are able to identify sub-topics in time, \\\\textit{time-localized topics} and find patterns in their behavior over time. However, we have to drop the assumption of semantic relatedness over all available time for any one topic. Time-localized topics are consistent in themselves but do not necessarily share semantic meaning between each other. They can, however, be interpreted to capture the notion of issues and their behavior that of issue-cycles.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Topic Modelle, maschinelles Lernen, Bayes Modelle, Automatische Sprachverarbeitung
Topic Models, Machine Learning, Bayesian Models, Time Series Analysis, Natural Language Processing
Jähnichen, Patrick
Heyer, Gerhard
Ahmad, Khurshid
Universität Leipzig
2016-03-30
2015-05-11
2016-03-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14688
2021-03-29T09:00:53Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Rayleigh-Bénard convection: bounds on the Nusselt number
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-202241
eng
We examine the Rayleigh–Bénard convection as modelled by the Boussinesq equation. Our aim is at deriving bounds for the heat enhancement factor in the vertical direction, the Nusselt number, which reproduce physical scalings. In the first part of the dissertation, we examine the the simpler model when the acceleration of the fluid is neglected (Pr=∞) and prove the non-optimality of the temperature background field method by showing a lower bound for the Nusselt number associated to it. In the second part we consider the full model (Pr<∞) and we prove a new upper bound which improve the existing ones (for large Pr numbers) and catches a transition at Pr~Ra^(1/3).
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Rayleigh–Bénard convection, fluid dynamics, Nusselt number, Stokes equation, Navier-Stokes equation, background field method, maximal regularity.
Nobili, Camilla
Otto, Felix
Doering, Charles
Universität Leipzig
2016-04-28
2015-04-20
2016-09-11
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:01:02Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Analysis of Generative Chemistries
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-202723
eng
For the modelling of chemistry we use undirected, labelled graphs as explicit models of molecules and graph transformation rules for modelling generalised chemical reactions. This is used to define artificial chemistries on the level of individual bonds and atoms, where formal graph grammars implicitly represent large spaces of chemical compounds. We use a graph rewriting formalism, rooted in category theory, called the Double Pushout approach, which directly expresses the transition state of chemical reactions. Using concurrency theory for transformation rules, we define algorithms for the composition of rewrite rules in a chemically intuitive manner that enable automatic abstraction of the level of detail in chemical pathways. Based on this rule composition we define an algorithmic framework for generation of vast reaction networks for specific spaces of a given chemistry, while still maintaining the level of detail of the model down to the atomic level. The framework also allows for computation with graphs and graph grammars, which is utilised to model non-trivial chemical systems. The graph generation relies on graph isomorphism testing, and we review the general individualisation-refinement paradigm used in the state-of-the-art algorithms for graph canonicalisation, isomorphism testing, and automorphism discovery.
We present a model for chemical pathways based on a generalisation of network flows from ordinary directed graphs to directed hypergraphs. The model allows for reasoning about the flow of individual molecules in general pathways, and the introduction of chemically motivated routing constraints. It further provides the foundation for defining specialised pathway motifs, which is illustrated by defining necessary topological constraints for both catalytic and autocatalytic pathways. We also prove that central types of pathway questions are NP-complete, even for restricted classes of reaction networks. The complete pathway model, including constraints for catalytic and autocatalytic pathways, is implemented using integer linear programming. This implementation is used in a tree search method to enumerate both optimal and near-optimal pathway solutions.
The formal methods are applied to multiple chemical systems: the enzyme catalysed beta-lactamase reaction, variations of the glycolysis pathway, and the formose process. In each of these systems we use rule composition to abstract pathways and calculate traces for isotope labelled carbon atoms. The pathway model is used to automatically enumerate alternative non-oxidative glycolysis pathways, and enumerate thousands of candidates for autocatalytic pathways in the formose process.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Graph Transformation, Generative Chemistries, Rule Composition, Hyperflows, Pathways
Andersen, Jakob Lykke
Merkle, Daniel
Stadler, Peter F.
Bang-Jensen, Jørgen
Dittrich, Peter
Middendorf, Martin
Universität Leipzig
2016-05-13
2015-09-07
2015-11-19
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14718
2021-03-29T09:01:17Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Visual Analysis of High-Dimensional Point Clouds using Topological Abstraction
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-203056
eng
This thesis is about visualizing a kind of data that is trivial to process by computers but difficult to imagine by humans because nature does not allow for intuition with this type of information: high-dimensional data. Such data often result from representing observations of objects under various aspects or with different properties. In many applications, a typical, laborious task is to find related objects or to group those that are similar to each other. One classic solution for this task is to imagine the data as vectors in a Euclidean space with object variables as dimensions. Utilizing Euclidean distance as a measure of similarity, objects with similar properties and values accumulate to groups, so-called clusters, that are exposed by cluster analysis on the high-dimensional point cloud. Because similar vectors can be thought of as objects that are alike in terms of their attributes, the point cloud\''s structure and individual cluster properties, like their size or compactness, summarize data categories and their relative importance. The contribution of this thesis is a novel analysis approach for visual exploration of high-dimensional point clouds without suffering from structural occlusion. The work is based on implementing two key concepts: The first idea is to discard those geometric properties that cannot be preserved and, thus, lead to the typical artifacts. Topological concepts are used instead to shift away the focus from a point-centered view on the data to a more structure-centered perspective. The advantage is that topology-driven clustering information can be extracted in the data\''s original domain and be preserved without loss in low dimensions. The second idea is to split the analysis into a topology-based global overview and a subsequent geometric local refinement. The occlusion-free overview enables the analyst to identify features and to link them to other visualizations that permit analysis of those properties not captured by the topological abstraction, e.g. cluster shape or value distributions in particular dimensions or subspaces. The advantage of separating structure from data point analysis is that restricting local analysis only to data subsets significantly reduces artifacts and the visual complexity of standard techniques. That is, the additional topological layer enables the analyst to identify structure that was hidden before and to focus on particular features by suppressing irrelevant points during local feature analysis. This thesis addresses the topology-based visual analysis of high-dimensional point clouds for both the time-invariant and the time-varying case. Time-invariant means that the points do not change in their number or positions. That is, the analyst explores the clustering of a fixed and constant set of points. The extension to the time-varying case implies the analysis of a varying clustering, where clusters appear as new, merge or split, or vanish. Especially for high-dimensional data, both tracking---which means to relate features over time---but also visualizing changing structure are difficult problems to solve.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hochdimensionale Daten, Punktwolken, Clustering, Topologie, Visualisierung, Dichtefunktion
High-Dimensional Data, Point Clouds, Clustering, Topology, Visualization, Temporal Clustering, Scalar Fields, Merge Tree, Density Function,
Oesterling, Patrick
Scheuermann, Gerik
Wischgoll, Thomas
Universität Leipzig
2016-05-17
2015-04-09
2016-04-14
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14727
2021-03-29T09:01:24Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Reduktion der Evolutionsgleichungen in Banach-Räumen
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-203450
eng
In this thesis we analyze lumpability of infinite dimensional dynamical systems. Lumping is a method to project a dynamics by a linear reduction operator onto a smaller state space on which a self-contained dynamical description exists. We consider a well-posed dynamical system defined on a Banach space X and generated by an operator F, together with a linear and bounded map M : X → Y, where Y is another Banach space. The operator M is surjective but not an isomorphism and it represents a reduction of the state space. We investigate whether the
variable y = M x also satisfies a well-posed and self-contained dynamics on Y . We work in the context of strongly continuous semigroup theory. We first discuss lumpability of linear systems in Banach spaces. We give conditions for a reduced operator to exist on Y and to describe the evolution of the new variable y . We also study lumpability of nonlinear evolution equations, focusing on dissipative operators, for which some interesting results exist, concerning the existence and uniqueness of solutions, both in the classical sense of smooth
solutions and in the weaker sense of strong solutions. We also investigate the regularity properties inherited by the reduced operator from the original operator F . Finally, we describe a particular kind of lumping in the context of C*-algebras. This lumping represents a different interpretation of a restriction operator. We apply this lumping to Feller semigroups, which are important because they can be associated in a unique way to Markov processes. We show that the fundamental properties of Feller semigroups are preserved by this lumping. Using these ideas, we give a short proof of the classical Tietze extension theorem based on C*-algebras and Gelfand theory.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Lumping, reduktion, stark stetiger halbgruppen, infinitesimaler Generator
Lumping, reduction, semigroups, infinitesimal generator
Roncoroni, Lavinia
Mugnolo, Delio
Jost, Juergen
Universität Leipzig
2016-05-27
2015-11-27
2016-05-19
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14802
2021-03-29T09:02:23Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Boolean functions and discrete
dynamics:
analytic and biological application: Boolean functions and discretedynamics:analytic and biological application
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-205944
eng
Modeling complex gene interacting systems as Boolean networks lead to
a significant simplification of computational investigation. This can be
achieved by discretization of the expression level to ON or OFF states and
classifying the interactions to inhibitory and activating. In this respect,
Boolean functions are responsible for the evolution of the binary elements of
the Boolean networks. In this thesis, we investigate the mostly used Boolean
functions in modeling gene regulatory networks. Moreover, we introduce
a new type of function with strong inhibitory namely the veto function.
Our computational and analytic studies on the verity of the networks capable
of constructing the same State Transition Graph lead to define a new
concept namely the “degeneracy” of Boolean functions. We further derive
analytically the sensitivity of the Boolean functions to perturbations. It
turns out that the veto function forms the most robust dynamics. Furthermore,
we verify the applicability of veto function to model the yeast cell
cycle networks. In particular, we show that in an intracellular signal transduction
network [Helikar et al, PNAS (2008)], the functions with veto are
over-represented by a factor exceeding the over-representation of threshold
functions and canalyzing functions in the same system. The statistics of
the connections of the functional networks are studied in detail. Finally,
we look at a different scale of biological phenomena using a binary model.
We propose a simple correlation-based model to describe the pattern formation
of Fly eye. Specifically, we model two different procedures of Fly eye
formation, and provide a generic approach for Fly eye simulation.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Boolesche Netzwerke, Dynamische Systeme, Boolean Dynamik
Boolean networks, Dynamical systems, Boolean dynamics
Ebadi, Haleh
Miramontes, Pedro
Universität Leipzig
2016-07-05
2016-07-03
2016-02-06
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:14833
2021-03-29T09:02:45Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Integration of Auxiliary Data Knowledge in Prototype Based Vector Quantization and Classification Models
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-206413
eng
This thesis deals with the integration of auxiliary data knowledge into machine learning methods especially prototype based classification models. The problem of classification is diverse and evaluation of the result by using only the accuracy is not adequate in many applications. Therefore, the classification tasks are analyzed more deeply. Possibilities to extend prototype based methods to integrate extra knowledge about the data or the classification goal is presented to obtain problem adequate models. One of the proposed extensions is Generalized Learning Vector Quantization for direct optimization of statistical measurements besides the classification accuracy. But also modifying the metric adaptation of the Generalized Learning Vector Quantization for functional data, i. e. data with lateral dependencies in the features, is considered.:Symbols and Abbreviations
1 Introduction
1.1 Motivation and Problem Description . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Utilized Data Sets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Prototype Based Methods 19
2.1 Unsupervised Vector Quantization . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.1.1 C-means . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.1.2 Self-Organizing Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.1.3 Neural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.4 Common Generalizations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.2 Supervised Vector Quantization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.2.1 The Family of Learning Vector Quantizers - LVQ . . . . . . 36
2.2.2 Generalized Learning Vector Quantization . . . . . . . . . 38
2.3 Semi-Supervised Vector Quantization . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.3.1 Learning Associations by Self-Organization . . . . . . . . . 42
2.3.2 Fuzzy Labeled Self-Organizing Map . . . . . . . . . . . . . 43
2.3.3 Fuzzy Labeled Neural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.4 Dissimilarity Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.4.1 Differentiable Kernels in Generalized LVQ . . . . . . . . . 52
2.4.2 Dissimilarity Adaptation for Performance Improvement . 56
3 Deeper Insights into Classification Problems
- From the Perspective of Generalized LVQ- 81
3.1 Classification Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.2 The Classification Task . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.3 Evaluation of Classification Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.4 The Classification Task as an Ill-Posed Problem . . . . . . . . . . . 92
4 Auxiliary Structure Information and Appropriate Dissimilarity
Adaptation in Prototype Based Methods 93
4.1 Supervised Vector Quantization for Functional Data . . . . . . . . 93
4.1.1 Functional Relevance/Matrix LVQ . . . . . . . . . . . . . . 95
4.1.2 Enhancement Generalized Relevance/Matrix LVQ . . . . 109
4.2 Fuzzy Information About the Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4.2.1 Fuzzy Semi-Supervised Self-Organizing Maps . . . . . . . 122
4.2.2 Fuzzy Semi-Supervised Neural Gas . . . . . . . . . . . . . 123
5 Variants of Classification Costs and Class Sensitive Learning 137
5.1 Border Sensitive Learning in Generalized LVQ . . . . . . . . . . . 137
5.1.1 Border Sensitivity by Additive Penalty Function . . . . . . 138
5.1.2 Border Sensitivity by Parameterized Transfer Function . . 139
5.2 Optimizing Different Validation Measures by the Generalized LVQ 147
5.2.1 Attention Based Learning Strategy . . . . . . . . . . . . . . 148
5.2.2 Optimizing Statistical Validation Measurements for
Binary Class Problems in the GLVQ . . . . . . . . . . . . . 155
5.3 Integration of Structural Knowledge about the Labeling in Fuzzy
Supervised Neural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6 Conclusion and Future Work 165
My Publications 168
A Appendix 173
A.1 Stochastic Gradient Descent (SGD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
A.2 Support Vector Machine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
A.3 Fuzzy Supervised Neural Gas Algorithm Solved by SGD . . . . . 179
Bibliography 182
Acknowledgements 201
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Klassifikation, prototyp-basierte Verfahren, Vektorquantisierung, Machine Learning, Integration von Expertenwissen,
Machine Learning, Learning Vector Quantization, prototype-based Methods, Classification, Integration of Expert Knowledge
Kaden, Marika
Bogdan, Martin
Villmann, Thomas
Lee, John A.
Universität Leipzig
2016-07-14
2015-12-04
2016-05-23
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:03:18Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Einsatz und Bewertung komponentenbasierter Metadaten in einer föderierten Infrastruktur für Sprachressourcen am Beispiel der CMDI
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-207859
ger
Die Arbeit setzt sich mit dem Einsatz der Component Metadata Infrastructure CMDI im Rahmen der föderierten Infrastruktur CLARIN auseinander, wobei diverse konkrete Problemfälle aufgezeigt werden.
Für die Erarbeitung entsprechender Lösungsstrategien werden unterschiedliche Verfahren adaptiert und für die Qualitätsanalyse von Metadaten und zur Optimierung ihres Einsatzes in einer föderierten Umgebung genutzt. Konkret betrifft dies vor allem die Übernahme von Modellierungsstrategien der Linked Data Community, die Übernahme von Prinzipien und Qualitätsmetriken der objektorientierten Programmierung für CMD-Metadatenkomponenten, sowie den Einsatz von Zentralitätsmaßen der Graph- bzw. Netzwerkanalyse für die Bewertung des Zusammenhalts des gesamten Metadatenverbundes.
Dabei wird im Rahmen der Arbeit die Analyse verwendeter Schema- bzw. Schemabestandteile sowie die Betrachtung verwendeter Individuenvokabulare im Zusammenspiel aller beteiligten Zentren in den Vordergrund gestellt.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
4410512-5
Metadaten, Metadatenqualität, Forschungsinfrastruktur, komponentenbasierte Metadaten
metadata, metadata quality, research infrastructure, component metadata
Eckart, Thomas
Heyer, Gerhard
Hinrichs, Erhard
Universität Leipzig
2016-08-02
2016-06-13
2016-07-29
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:03:45Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
The Expressive Power, Satisfiability and Path Checking Problems of MTL and TPTL over Non-Monotonic Data Words
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-208823
eng
Recently, verification and analysis of data words have gained a lot of interest. Metric temporal logic (MTL) and timed propositional temporal logic (TPTL) are two extensions of Linear time temporal logic (LTL). In MTL, the temporal operator are indexed by a constraint interval. TPTL is a more powerful logic that is equipped with a freeze formalism. It uses register variables, which can be set to the current data value and later these register variables can be compared with the current data value. For monotonic data words, Alur and Henzinger proved that MTL and TPTL are equally expressive and the satisfiability problem is decidable. We study the expressive power, satisfiability problems and path checking problems for MLT and TPTL over all data words. We introduce Ehrenfeucht-Fraisse games for MTL and TPTL. Using the EF-game for MTL, we show that TPTL is strictly more expressive than MTL. Furthermore, we show that the MTL definability problem that whether a TPTL-formula is definable in MTL is not decidable. When restricting the number of register variables, we are able to show that TPTL with two register variables is strictly more expressive than TPTL with one register variable. For the satisfiability problem, we show that for MTL, the unary fragment of MTL and the pure fragment of MTL, SAT is not decidable. We prove the undecidability by reductions from the recurrent state problem and halting problem of two-counter machines. For the positive fragments of MTL and TPTL, we show that a positive formula is satisfiable if and only it is satisfied by a finite data word. Finitary SAT and infinitary SAT coincide for positive MTL and positive TPTL. Both of them are r.e.-complete. For existential TPTL and existential MTL, we show that SAT is NP-complete. We also investigate the complexity of path checking problems for TPTL and MTL over data words. These data words can be either finite or infinite periodic. For periodic words without data values, the complexity of LTL model checking belongs to the class AC^1(LogDCFL). For finite monotonic data words, the same complexity bound has been shown for MTL by Bundala and Ouaknine. We show that path checking for TPTL is PSPACE-complete, and for MTL is P-complete. If the number of register variables allowed is restricted, we obtain path checking for TPTL with only one register variable is P-complete over both infinite and finite data words; for TPTL with two register variables is PSPACE-complete over infinite data words. If the encoding of constraint numbers of the input TPTL-formula is in unary notation, we show that path checking for TPTL with a constant number of variables is P-complete over infinite unary encoded data words. Since the infinite data word produced by a deterministic one-counter machine is periodic, we can transfer all complexity results for the infinite periodic case to model checking over deterministic one-counter machines.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Temporale Logik, Erfüllbarkeit, Ausdruckskraft , Komplexität
temporal logic, satisfiability, expressive power, path checking, complexity, counter machine
Feng, Shiguang
Lohrey, Markus
Droste, Manfred
Lange, Martin
Universität Leipzig
2016-08-29
2016-01-07
2016-04-19
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:03:43Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Probabilistic Logic, Probabilistic Regular Expressions, and Constraint Temporal Logic
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-208732
eng
The classic theorems of Büchi and Kleene state the expressive equivalence of finite automata to monadic second order logic and regular expressions, respectively. These fundamental results enjoy applications in nearly every field of theoretical computer science. Around the same time as Büchi and Kleene, Rabin investigated probabilistic finite automata. This equally well established model has applications ranging from natural language processing to probabilistic model checking.
Here, we give probabilistic extensions Büchi\\\''s theorem and Kleene\\\''s theorem to the probabilistic setting. We obtain a probabilistic MSO logic by adding an expected second order quantifier. In the scope of this quantifier, membership is determined by a Bernoulli process. This approach turns out to be universal and is applicable for finite and infinite words as well as for finite trees. In order to prove the expressive equivalence of this probabilistic MSO logic to probabilistic automata, we show a Nivat-theorem, which decomposes a recognisable function into a regular language, homomorphisms, and a probability measure.
For regular expressions, we build upon existing work to obtain probabilistic regular expressions on finite and infinite words. We show the expressive equivalence between these expressions and probabilistic Muller-automata. To handle Muller-acceptance conditions, we give a new construction from probabilistic regular expressions to Muller-automata. Concerning finite trees, we define probabilistic regular tree expressions using a new iteration operator, called infinity-iteration. Again, we show that these expressions are expressively equivalent to probabilistic tree automata.
On a second track of our research we investigate Constraint LTL over multidimensional data words with data values from the infinite tree. Such LTL formulas are evaluated over infinite words, where every position possesses several data values from the infinite tree. Within Constraint LTL on can compare these values from different positions. We show that the model checking problem for this logic is PSPACE-complete via investigating the emptiness problem of Constraint Büchi automata.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
probabilistische automaten, logik, reguläre ausdrücke, constraint ltl
probabilistic automata, logic, regular expressions, constraint ltl
Weidner, Thomas
Droste, Manfred
Bollig, Benedikt
Universität Leipzig
2016-08-29
2016-04-03
2016-06-21
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:04:55Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
An Obstacle Problem for Mean Curvature Flow
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-212196
eng
We adress an obstacle problem for (graphical) mean curvature flow with Dirichlet boundary conditions. Using (an adapted form of) the standard implicit time-discretization scheme we derive the existence of distributional solutions satisfying an appropriate variational inequality.
Uniqueness of this flow and asymptotic convergence towards the stationary solution is proven.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hindernisproblem, Mittlerer Krümmungsfluss
Obstacle Problem, Mean Curvature Flow
Logaritsch, Philippe
Spadaro, Emanuele
Luckhaus, Stephan
Focardi, Matteo
Universität Leipzig
2016-10-25
2016-09-03
2016-10-19
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:15072
2021-03-29T09:05:45Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Rhythms and Evolution: Effects of Timing on Survival
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-213241
eng
The evolution of metabolism regulation is an intertwined process, where different strategies are constantly being developed towards a cognitive ability to perceive and respond to an environment. Organisms depend on an orchestration of a complex set of chemical reactions: maintaining homeostasis with a changing environment, while simultaneously sending material and energetic resources to where they are needed. The success of an organism requires efficient metabolic regulation, highlighting the connection between evolution, population dynamics and the underlying biochemistry.
In this work, I represent organisms as coupled information-processing networks, that is, gene-regulatory networks receiving signals from the environment and acting on chemical reactions, eventually affecting material flows. I discuss the mechanisms through which metabolism control is improved during evolution and how the nonlinearities of competition influence this solution-searching process.
The propagation of the populations through the resulting landscapes generally point to the role of the rhythm of cell division as an essential phenotypic feature driving evolution. Subsequently, as it naturally follows, different representations of organisms as oscillators are constructed to indicate more precisely how the interplay between competition, maturation timing and cell-division synchronisation affects the expected evolutionary outcomes, not always leading to the \"survival of the fastest\".
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Evolution, Populationsdynamik, Fitnesslandschaft, Ökologische Sukzession, Informationsverarbeitung, Boolesche Netzwerke, Frequenzlandschaft, Retardierte Integralgleichungen
Evolution, Population Dynamics, Fitness Landscapes, Ecological Succession, Information Processing, Boolean Networks, Frequency Landscapes, Delay Systems
Pace, Bruno
Stadler, Peter
Klemm, Konstantin
Adami, Christoph
Universität Leipzig
2016-11-14
2016-06-24
2016-03-11
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-09-29T06:08:27Z
qucosa:slub
doc-type:PeriodicalPart
doc-type:Text
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ddc:000
ddc:500
ddc:600
openaire
Tagungszeitschrift der 127. Versammlung der Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Ärzte e.V. (GDNÄ)
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-97309
ger
Gesellschaft braucht Wissenschaft - Mobilität, Kommunikation, Interaktion, lautete das Generalthema der 127. GDNÄ-Versammlung vom 14. bis 18. September 2012 in Göttingen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
Mobilität; Kommunikation; Interaktion; Göttingen / Universität Göttingen
GDNÄ, Naturforscher, Ärzte, Kommunikation, Mobilität, Interaktion, Göttingen, Versammlung
Gesellschaft Deutscher Naturforscher und Ärzte e.V. (GDNÄ)
2012-12-13
2012
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doc-type:PeriodicalPart
info:eu-repo/semantics/PeriodicalPart
doc-type:Text
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2021-03-29T09:09:04Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Graphdatenbanken für die textorientierten e-Humanities
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-219122
ger
Vor dem Hintergrund zahlreicher Digitalisierungsinitiativen befinden sich weite Teile der Geistes- und Sozialwissenschaften derzeit in einer Transition hin zur großflächigen Anwendung digitaler Methoden. Zwischen den Fachdisziplinen und der Informatik zeigen sich große Differenzen in der Methodik und bei der gemeinsamen Kommunikation. Diese durch interdisziplinäre Projektarbeit zu überbrücken, ist das zentrale Anliegen der sogenannten e-Humanities. Da Text der häufigste Untersuchungsgegenstand in diesem Feld ist, wurden bereits viele Verfahren des Text Mining auf Problemstellungen der Fächer angepasst und angewendet. Während sich langsam generelle Arbeitsabläufe und Best Practices etablieren, zeigt sich, dass generische Lösungen für spezifische Teilprobleme oftmals nicht geeignet sind. Um für diese Anwendungsfälle maßgeschneiderte digitale Werkzeuge erstellen zu können, ist eines der Kernprobleme die adäquate digitale Repräsentation von Text sowie seinen vielen Kontexten und Bezügen.
In dieser Arbeit wird eine neue Form der Textrepräsentation vorgestellt, die auf Property-Graph-Datenbanken beruht – einer aktuellen Technologie für die Speicherung und Abfrage hochverknüpfter Daten. Darauf aufbauend wird das Textrecherchesystem „Kadmos“ vorgestellt, mit welchem nutzerdefinierte asynchrone Webservices erstellt werden können. Es bietet flexible Möglichkeiten zur Erweiterung des Datenmodells und der Programmfunktionalität und kann Textsammlungen mit mehreren hundert Millionen Wörtern auf einzelnen Rechnern und weitaus größere in Rechnerclustern speichern. Es wird gezeigt, wie verschiedene Text-Mining-Verfahren über diese Graphrepräsentation realisiert und an sie angepasst werden können. Die feine Granularität der Zugriffsebene erlaubt die Erstellung passender Werkzeuge für spezifische fachwissenschaftliche Anwendungen. Zusätzlich wird demonstriert, wie die graphbasierte Modellierung auch über die rein textorientierte Forschung hinaus gewinnbringend eingesetzt werden kann.
In light of the recent massive digitization efforts, most of the humanities disciplines are currently undergoing a fundamental transition towards the widespread application of digital methods. In between those traditional scholarly fields and computer science exists a methodological and communicational gap, that the so-called \\\"e-Humanities\\\" aim to bridge systematically, via interdisciplinary project work. With text being the most common object of study in this field, many approaches from the area of Text Mining have been adapted to problems of the disciplines. While common workflows and best practices slowly emerge, it is evident that generic solutions are no ultimate fit for many specific application scenarios. To be able to create custom-tailored digital tools, one of the central issues is to digitally represent the text, as well as its many contexts and related objects of interest in an adequate manner.
This thesis introduces a novel form of text representation that is based on Property Graph databases – an emerging technology that is used to store and query highly interconnected data sets. Based on this modeling paradigm, a new text research system called \\\"Kadmos\\\" is introduced. It provides user-definable asynchronous web services and is built to allow for a flexible extension of the data model and system functionality within a prototype-driven development process. With Kadmos it is possible to easily scale up to text collections containing hundreds of millions of words on a single device and even further when using a machine cluster. It is shown how various methods of Text Mining can be implemented with and adapted for the graph representation at a very fine granularity level, allowing the creation of fitting digital tools for different aspects of scholarly work. In extended usage scenarios it is demonstrated how the graph-based modeling of domain data can be beneficial even in research scenarios that go beyond a purely text-based study.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Graphdatenbanken, Datenmodellierung, Recherchesysteme, e-Humanities, Text Mining, Korpusexploration, Information Retrieval
Graph Databases, Data Modeling, Research System, e-Humanities, Text Mining, Corpus Exploration, Information Retrieval
Efer, Thomas
Heyer, Gerhard
Henrich, Andreas
Universität Leipzig
2017-02-15
2016-12-12
2017-02-08
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doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:09:11Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
On The Goresky-Hingston Product
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-219243
eng
In [GH09] M. Goresky and N. Hingston described and investigated various properties of a product on the cohomology of the free loop space of a closed, oriented manifold M relative to the constant loops. In this thesis we will give Morse and Floer theoretic descriptions of the product. There is a theorem due to J. Jones in [JJ87] which describes an isomorphism between cohomology of the free loop space and Hochschild homology of the singular cochain algebra of M with rational coefficients. We will use the theorem of J. Jones to find an algebraic model for the Goresky-Hingston product. We then use the algebraic model to explore further properties and applications of the Goresky Hingston product. In particular we use it to compute the ring structure for the n-spheres.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
String topology, Goresky-Hingston product, Morse theory
Floer homlogy, Hochschild homology
Maiti, Arun
Schwarz, Matthias
Rademacher, Hans-Bert
Abbondandolo, Alberto
Universität Leipzig
2017-02-17
2016-10-20
2017-01-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:09:32Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Special Linear Systems on Curves and Algorithmic Applications
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-219598
eng
Seit W. Diffie und M. Hellman im Jahr 1976 ihren Ansatz für einen sicheren kryptographischen Schlüsselaustausch vorgestellten, ist der sogenannte Diskrete Logarithmus zu einem zentrales Thema der Kryptoanalyse geworden. Dieser stellt eine Erweiterung des bekannten Logarithmus auf beliebige endliche Gruppen dar.
In der vorliegenden Dissertation werden zwei von C. Diem eingeführte Algorithmen untersucht, mit deren Hilfe der diskrete Logarithmus in der Picardgruppe glatter, nichthyperelliptischer Kurven vom Geschlecht g > 3 bzw. g > 4 über endlichen Körpern berechnet werden kann. Beide Ansätze basieren auf der sogenannten Indexkalkül-Methode und benutzen zur Erzeugung der dafür benötigten Relationen spezielle Linearsysteme, welche durch Schneiden von ebenen Modellen der Kurve mit Geraden erzeugt werden.
Um Aussagen zur Laufzeit der Algorithmen tätigen zu können, werden verschiedene Sätze über die Geometrie von Kurven bewiesen. Als zentrale Aussage wird zum einem gezeigt, dass ebene Modelle niedrigen Grades effizient berechnet werden können. Zum anderen wird bewiesen, dass sich bei genügend großem Grundkörper die Anzahl der vollständig über dem Grundkörper zerfallenden Geraden wie heuristisch erwartet verhällt. Für beide Aussagen werden dabei Familien von Kurven betrachtet und diese gelten daher uniform für alle glatten, nichthyperelliptischen Kurven eines festen Geschlechts.
Die genannten Resultate führen schlussendlich zu dem Beweis einer erwarteten Laufzeit von O(q^(2-2/(g-1))) für den ersten der beiden Algorithmen, wobei q die Anzahl der Elemente im Grundkörper darstellt. Der zweite Algoritmus verbessert dies auf eine heuristische Laufzeit in O(q^(2-2/(g-2))), imdem er Divisoren von höherem Spezialiätsgrad erzeugt. Es wird bewiesen, dass dieser Ansatz für einen uniform gegen 1 konvergierenden Anteil an glatten, nichthyperelliptischen Kurven eines festen Geschlechts über Grundkörpern großer Charakteristik eine große Anzahl an Relationen erzeugt. Wiederum werden zum Beweis der zugrundeliegenden geometrischen Aussagen Familien von Kurven betrachtet, um so die Uniformität zu gewährleisten.
Beide Algorithmen wurden zudem implementiert. Zum Abschluss der Arbeit werden die Ergebnisse der entsprechenden Experimente vorgestellt und eingeordnet.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Diskreter Logarithmus, Indexkalkül, Linearsystem, Brill-Noether, Algebraische Kurve
Discrete Logarithm, Index Calculus, linear system, Brill-Noether, Algebraic Curve
Kochinke, Sebastian
Diem, Claus
Finis, Tobias
Joux, Antoine
Universität Leipzig
2017-03-14
2016-07-15
2017-01-12
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:11:46Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Spectral, Combinatorial, and Probabilistic Methods in Analyzing and Visualizing Vector Fields and Their Associated Flows
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-222643
eng
In this thesis, we introduce several tools, each coming from a different branch of mathematics, for analyzing real vector fields and their associated flows.
Beginning with a discussion about generalized vector field decompositions, that mainly have been derived from the classical Helmholtz-Hodge-decomposition, we decompose a field into a kernel and a rest respectively to an arbitrary vector-valued linear differential operator that allows us to construct decompositions of either toroidal flows or flows obeying differential equations of second (or even fractional) order and a rest. The algorithm is based on the fast Fourier transform and guarantees a rapid processing and an implementation that can be directly derived from the spectral simplifications concerning differentiation used in mathematics.
Moreover, we present two combinatorial methods to process 3D steady vector fields, which both use
graph algorithms to extract features from the underlying vector field. Combinatorial approaches are known to be less sensitive to noise than extracting individual trajectories. Both of the methods are extensions of an existing 2D technique to 3D fields.
We observed that the first technique can generate overly coarse results and therefore we present a second method that works using the same concepts but produces more detailed results. Finally, we discuss several possibilities for categorizing the invariant sets with respect to the flow.
Existing methods for analyzing separation of streamlines are often restricted to a finite time or a local area. In the frame of this work, we introduce a new method that complements them by allowing an infinite-time-evaluation of steady planar vector fields. Our algorithm unifies combinatorial and probabilistic methods and introduces the concept of separation in time-discrete Markov chains. We compute particle distributions instead of the streamlines of single particles. We encode the flow into a map and then into a transition matrix for each time direction. Finally, we compare the results of our grid-independent algorithm to the popular Finite-Time-Lyapunov-Exponents and discuss the discrepancies.
Gauss\'' theorem, which relates the flow through a surface to the vector field inside the surface, is an important tool in flow visualization. We are exploiting the fact that the theorem can be further refined on polygonal cells and construct a process that encodes the particle movement through the boundary facets of these cells using transition matrices. By pure power iteration of transition matrices, various topological features, such as separation and invariant sets, can be extracted without having to rely on the classical techniques, e.g., interpolation, differentiation and numerical streamline integration.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Strömungsvisualisierung, Vektorfeldtopologie, stochastische Separation, Vektorfeldzerlegung
flow visualization, vector field topology, probabilistic separation, vector field decomposition
Reich, Wieland
Scheuermann, Gerik
Zhang, Eugene
Universität Leipzig
2017-03-29
2016-09-23
2017-03-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A15535
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A15535/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:15581
2021-03-29T09:12:17Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Abelianization and Floer homology of Lagrangians in clean intersection
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-223391
eng
This thesis is split up into two parts each revolving around Floer
homology and quantum cohomology of closed monotone symplectic
manifolds. In the first part we consider symplectic manifolds obtained
by symplectic reduction. Our main result is that a quantum version of
an abelianization formula of Martin holds, which relates
the quantum cohomologies of symplectic quotients by a group and by its
maximal torus. Also we show a quantum version of the Leray-Hirsch
theorem for Floer homology of Lagrangian intersections in the
quotient.
The second part is devoted to Floer homology of a pair of monotone
Lagrangian submanifolds in clean intersection. Under these assumptions
the symplectic action functional is degenerated. Nevertheless
Frauenfelder defines a version of Floer
homology, which is in a certain sense an infinite dimensional analogon
of Morse-Bott homology. Via natural filtrations on the chain level we
were able to define two spectral sequences which serve as a tool to
compute Floer homology. We show how these are used to obtain new
intersection results for simply connected Lagrangians in the product
of two complex projective spaces.
The link between both parts is that in the background the same
technical methods are applied; namely the theory of holomorphic strips
with boundary on Lagrangians in clean intersection. Since all our
constructions rely heavily on these methods we also give a detailed
account of this theory although in principle many results are not new
or require only straight forward generalizations.:1. Introduction
2. Overview of the main results
2.1. Abelianization .
2.2. Quantum Leray-Hirsch theorem
2.3. Floer homology of Lagrangians in clean intersection
3. Background
3.1. Symplectic geometry .
3.2. Hamiltonian action functional
3.3. Morse homology .
3.4. Floer homology
4. Asymptotic analysis
4.1. Main statement .
4.2. Mean-value inequality .
4.3. Isoperimetric inequality
4.4. Linear theory
4.5. Proofs
5. Compactness
5.1. Cauchy-Riemann-Floer equation .
5.2. Local convergence .
5.3. Convergence on the ends
5.4. Minimal energy .
5.5. Action, energy and index estimates
6. Fredholm Theory
6.1. Banach manifold .
6.2. Linear theory
7. Transversality
7.1. Setup
7.2. R-dependent structures
7.3. R-invariant structures .
7.4. Regular points .
7.5. Floer’s ε-norm .
8. Gluing
8.1. Setup and main statement
8.2. Pregluing .
8.3. A uniform bounded right inverse
8.4. Quadratic estimate
8.5. Continuity of the gluing map
8.6. Surjectivity of the gluing map
8.7. Degree of the gluing map
8.8. Morse gluing .
9. Orientations
9.1. Preliminaries and notation
9.2. Spin structures and relative spin structures
9.3. Orientation of caps
9.4. Linear theory .
10.Pearl homology
10.1. Overview .
10.2. Pearl trajectories .
10.3. Invariance .
10.4. Spectral sequences
11.Proofs of the main results
11.1. Abelianization Theorem
11.2. Quantum Leray-Hirsch Theorem .
12.Applications
12.1. Quantum cohomology of the complex Grassmannian
12.2. Lagrangian spheres in symplectic quotients
A. Estimates
A.1. Derivative of the exponential map
A.2. Parallel Transport
A.3. Estimates for strips
B. Operators on Hilbert spaces
B.1. Spectral gap
B.2. Flow operator
C. Viterbo index
D. Quotients of principal bundles by maximal tori
D.1. Compact Lie groups
D.2. The cohomology of the quotient of principle bundles by maximal tori
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Quantenkohomologie, Floer homologie, Morse-Bott Verkleben, Morse-Bott Orientierungen, monotone Lagrange Untermannigfaltigkeiten, sauberer Schnitt
Quantum cohomology, Floer homology, Morse-Bott gluing, Morse-Bott orientations, monotone Lagrangian submanifolds, clean intersection
Schmäschke, Felix
Schwarz, Matthias
Frauenfelder, Urs
Universität Leipzig
2017-04-10
2016-02-23
2016-12-14
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:12:22Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Generalizations and Interpretations of Incipient Infinite Cluster measure on Planar Lattices and Slabs
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eng
This thesis generalizes and interprets Kesten\''s Incipient Infinite Cluster (IIC) measure in two ways. Firstly we generalize Járai\''s result which states that for planar lattices the local configurations around a typical point taken from crossing collection is described by IIC measure. We prove in Chapter 2 that for backbone, lowest crossing and set of pivotals, the same hold true with multiple armed IIC measures. We develop certain tools, namely Russo Seymour Welsh theorem and a strong variant of quasi-multiplicativity for critical percolation on 2-dimensional slabs in Chapters 3 and 4 respectively. This enables us to first show existence of IIC in Kesten\''s sense on slabs in Chapter 4 and prove that this measure can be interpreted as the local picture around a point of crossing collection in Chapter 5.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Incipient-Infinite-Cluster-Maßen, Perkolation, Platten,
Critical percolation, Planar percolation, Percolation on slabs, Incipient infinite cluster, IIC measure
Basu, Deepan
Sapozhnikov, Artem
Heydenreich, Markus
Universität Leipzig
2017-04-25
2016-11-04
2017-03-08
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:13:26Z
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openaire
The Emergence of Cosserat-type Structures in Metal Plasticity
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-225513
eng
We study an energy functional able to describe low energy configurations of a two dimensional lattice with dislocations in a nonlinear elasticity regime. The main result can be described as follows: configurations of energy comparable to the lattice spacing consist of piecewise constant microrotations with small angle grain boundaries between them. Moreover, we also give bounds to the energy of particular configurations describing a small angle symmetric tilt grain boundary.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Variationsrechnung
calculus of variations
Lauteri, Gianluca
Luckhaus, Stephan
Alberti, Giovanni
Universität Leipzig
2017-05-29
2016-10-20
2017-05-10
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:13:28Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Green\'s function estimates for elliptic and parabolic operators:
Applications to quantitative stochastic homogenization and
invariance principles for degenerate random environments and
interacting particle systems: Green\''s function estimates for elliptic and parabolic operators:Applications to quantitative stochastic homogenization andinvariance principles for degenerate random environments andinteracting particle systems
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-225533
eng
This thesis is divided into two parts: In the first one (Chapters 1 and 2), we deal with problems arising from quantitative homogenization of the random elliptic operator in divergence form $-\\nabla \\cdot a \\nabla$. In Chapter 1 we study existence and stochastic bounds for the Green function $G$ associated to $-\\nabla \\cdot a \\nabla$ in the case of systems. Without assuming any regularity on the coefficient field $a= a(x)$, we prove that for every (measurable) uniformly elliptic tensor field $a$ and for almost every point $y \\in \\mathbb{R}^d$, there exists a unique Green\''s function centred in $y$ associated to the vectorial operator $-\\nabla \\cdot a\\nabla $ in $\\mathbb{R}^d$, $d> 2$. In addition, we prove that if we introduce a shift-invariant ensemble $\\langle\\cdot \\rangle$ over the set of uniformly elliptic tensor fields, then $\\nabla G$ and its mixed derivatives $\\nabla \\nabla G$ satisfy optimal pointwise $L^1$-bounds in probability.
Chapter 2 deals with the homogenization of $-\\nabla \\cdot a \\nabla$ to $-\\nabla \\ah \\nabla$ in the sense that we study the large-scale behaviour of $a$-harmonic functions in exterior domains $\\{ |x| > r \\}$ by comparing them with functions which are $\\ah$-harmonic. More precisely, we make use of the first and second-order correctors to compare an $a$-harmonic function $u$ to the two-scale expansion of suitable $\\ah$-harmonic function $u_h$. We show that there is a direct correspondence between the rate of the sublinear growth of the correctors and the smallness of the relative homogenization error $u- u_h$.
The theory of stochastic homogenization of elliptic operators admits an equivalent probabilistic counterpart, which follows from the link between parabolic equations with elliptic operators in divergence form and random walks. This allows to reformulate the problem of homogenization in terms of invariance principle for random walks. The second part of thesis (Chapters 3 and 4) focusses on this interplay between probabilistic and analytic approaches and aims at exploiting it to study invariance principles in the case of degenerate random conductance models and systems of interacting particles.
In Chapter 3 we study a random conductance model where we assume that the conductances are independent, stationary and bounded from above but not uniformly away from $0$. We give a simple necessary and sufficient condition for the relaxation of the environment seen by the particle to be diffusive in the sense of every polynomial moment.
As a consequence, we derive polynomial moment estimates on the corrector which imply that the discrete elliptic operator homogenises or, equivalently, that the random conductance model satisfies a quenched invariance principle.
In Chapter 4 we turn to a more complicated model, namely the symmetric exclusion process. We show a diffusive upper bound on the transition probability of a tagged particle in this process. The proof relies on optimal spectral gap estimates for the dynamics in finite volume, which are of independent interest. We also show off-diagonal estimates of Carne-Varopoulos type.
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ddc:500
Stochastische Homogenisierung, Invarianzprinzipien, Interagierenden Teilchensystemen
Stochastic homogenization, Invariance principles, interacting particle systems
Giunti, Arianna
Otto, Felix
Gloria, Antoine
Universität Leipzig
2017-05-29
2016-10-24
2017-04-19
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:13:54Z
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doc-type:doctoralThesis
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openaire
Einige Beiträge zu vollständig nichtdegenerierten matriziellen Momentenproblemen vom alpha-Stieltjes-Typ
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ger
In der vorliegenden Dissertation behandeln wir spezielle matrizielle Potenzmomentenprobleme: Das rechtsseitige bzw. linksseitige alpha-Stieltjes Momentenproblem für beliebige reelle alpha. Wir widmen uns in dieser Arbeit vorwiegend dem vollständig nichtdegenerierten Fall.
Im Verlauf der Arbeit werden wir mehrere Parametrisierungen der vorgegebenen Momentenfolge einführen, untersuchen und untereinander in Verbindung bringen. Speziell befassen wir uns mit der alpha-Stieltjes-Parametrisierung, der kanonischen Hankel-Parametrisierung, dem Favard-Paar, der alpha-Dyukarev-Stieltjes-Parametrisierung, dem alpha-Dyukarev-Quadrupel und dem alpha-Stieltjes-Quadrupel.
Wir werden das betrachtete Potenzmomentenproblem mithilfe der sogenannten Stieltjes-Transformation in ein äquivalentes Interpolationsproblem überführen. Durch die Heranziehung des Systems von Potapovschen fundamentalen Matrixungleichungen können wir eine vollständige Beschreibung der Lösungsmenge in Form einer gebrochen linearen Transformation vornehmen, deren erzeugende Matrixfunktion ein aus dem alpha-Dyukarev-Quadrupel gebildetes 2qx2q-Matrixpolynom, auch Resolventenmatrix genannt, ist und als deren Parametermenge eine spezielle Klasse von geordneten Paaren von meromorphen qxq-Matrixfunktionen, den sogenannten Stieltjes-Paaren, fungiert. Hierbei spielt die Signaturmatrix Jq-Schlange eine wichtige Schlüsselrolle.
Weiterhin erfolgt eine ausführliche Diskussion zweier in gewissem Sinne extremaler Lösungen des umformulierten Potenzmomentenproblems, eine multiplikative Zerlegung der Resolventenmatrix in lineare Matrixpolynome, wodurch eine Verbindung zu einem möglichen Algorithmus vom Schur-Typ geschaffen wird, eine alternative Beschreibung der Lösungsmenge mit einer Teilmenge von qxq-Schurfunktionen als Parametermenge und eine Betrachtung einiger Zusammenhänge zum Hausdorffschen Momentenproblem.:0 Einleitung
1 Erste Beobachtungen zu matriziellen alpha-Stieltjes Momentenproblemen
2 Über einige zu Matrizenfolgen gehörige Parametrisierungen und Matrixpolynome
3 Die alpha-Dyukarev-Stieltjes-Parametrisierung von alpha-Stieltjes-positiv definiten Folgen
4 Konstruktion einer Resolventenmatrix für vollständig nichtdegenerierte matrizielle alpha-Stieltjes Momentenprobleme
5 Die multiplikative Struktur der Folge von 2qx2q-alpha-Dyukarev-Matrixpolynomen bezüglich alpha-Stieltjes-positiv definiter Folgen
6 Eine alternative Beschreibung der Lösungsmenge für vollständig nichtdegenerierte matrizielle alpha-Stieltjes Momentenprobleme
7 Das alpha-Stieltjes-Quadrupel bezüglich alpha-Stieltjes-positiv definiter Folgen
8 Weitere Zusammenhänge zwischen einigen Parametrisierungen alpha-Stieltjes-positiv definiter Folgen
9 Einige Zusammenhänge zum matriziellen Hausdorffschen Momentenproblem
A Einige Aussagen zur Integrationstheorie nichtnegativ hermitescher Maße
B Über die Stieltjes-Transformation von nichtnegativ hermiteschen Maßen
C Einige Aussagen der Matrizentheorie
D Einige Aussagen der J-Theorie
E Einige Aussagen über ganze Funktionen aus J-Potapov-Klassen bezüglich Halbebenen
F Einige Aussagen über Stieltjes-Paare von meromorphen Matrixfunktionen
G Einige Aussagen über Teilklassen von Schur-Funktionen auf Halbebenen
Momentenproblem Stieltjes nichtdegeneriert Resolventenmatrix Parametrisierung
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ddc:500
Jeschke, Benjamin
Universität Leipzig
2017-03-10
2017-05-24
2017-06-15
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:15:20Z
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Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen
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ger
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qucosa:15858
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qucosa:15834
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Mathematik, Physik, Wissenschaftsgeschichte, Universitätsgeschichte, Leipzig
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S. Hirzel
Wissenschaftlicher Verlag Harri Deutsch
2017-07-06
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openaire
Von Schweiggers erstem Galvanometer bis zu Cantors Mengenlehre: Zu den Wechselbeziehungen zwischen Mathematik und Physik an der Universität Halle-Wittenberg in der Zeit von 1817 bis 1890
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978-3-8171-1841-0
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ger
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Es gibt wohl kaum Wissenschaftsgebiete, in denen die wechselseitige Beeinflussung stärker ist als zwischen Mathematik und Physik. Eine wichtige Frage ist dabei die nach der konkreten Ausgestaltung dieser Wechselbeziehungen, etwa an einer Universität, oder die nach prägenden Merkmalen in der Entwicklung dieser Beziehungen in einem historischen Zeitabschnitt.
Im Rahmen eines mehrjährigen Akademieprojekts wurden diese Beziehungen an den Universitäten in Leipzig, Halle und Jena für den Zeitraum vom Beginn des 19. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts untersucht und in fünf Bänden dargestellt. Der erste dieser Bände erschien in den Abhandlungen der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig, die nachfolgenden (u.a. der vorliegende) als eigenständige Reihe unter dem Titel “Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen“. Ein weiterer und abschließender Band dieser Reihe beinhaltet die Beiträge einer wissenschaftshistorischen Fachtagung im Jahr 2010, die das Thema in einem internationalen Kontext einbettet.
Der vorliegende Band behandelt den Zeitraum von 1817 bis 1890 an der Universität Halle-Wittenberg. Recht deutlich fällt hier die meist nur mäßige Förderung der Hallenser Alma Mater auf, die sich aus ihrer Stellung in der Universitätslandschaft Preußens ergab. Trotz des daraus resultierenden engen Finanzbudgets gelang es der Philosophischen Fakultät, einige junge talentierte Dozenten sowie angesehene Fachvertreter (Gustav Roch, Hermann Amandus Schwarz, Wilhelm Hankel, Julius Plücker, Eduard Heine, Georg Cantor u.a.) zu gewinnen und, wenn auch oft nur für kurze Zeit, von deren Forschungsaktivitäten und -ideen zu profitieren. Gleichzeitig konnten Johann S. Chr. Schweigger und Hermann Knobloch mit der Einrichtung einer Professur für Physik bzw. dem Bau eines neuen Institutsgebäudes die Entwicklung der Physik voranbringen. Später trugen Ernst Dorn und Georg Cantor, die mehrere Jahrzehnte in Halle tätig waren, mit ihren Forschungen zum Ansehen der Hallenser Universität bei.:Vorwort
1 Einleitung
2 Die Anfänge der Vereinigten Friedrichs-Universität Halle-Wittenberg im Rahmen der neugestalteten Universitätenlandschaft Preußens ab 1817
3 Die Mathematik an der Vereinigten Friedrichs-Universität Halle-Wittenberg
3.1 Der Neubeginn und die ersten Lehrstuhlbesetzungen
3.2 Sohnckes Initiative zur Gründung eines mathematisch-physikalischen Seminars
3.3 Die Zeit der starken Fluktuation auf dem mathematischen Lehrstuhl und Heines Ringen um die Verbesserung der Ausbildung
3.4 Auf dem Weg zum mathematischen Institut
4 Die Astronomie – ein Hallenser Nischenfach
5 Die Einrichtung des Lehrstuhls für Physik und dessen Besetzung
5.1 Die Ära Schweigger
5.1.1 Die größere Repräsentanz der Physik durch Kaemtz und Weber
5.1.2 Auseinandersetzungen mit Schweigger und die Einrichtung des Ordinariats für Physik
5.1.3 Hankels Wechsel nach Leipzig und die Berufung Knoblauchs
5.2 Auf dem Weg zur Etablierung der theoretischen Physik
5.3 Der Bau des Physikalischen Instituts
6 Mathematik und Physik in der Lehre
6.1 Überblick
6.2 Vorlesungen zur Mechanik, mathematischen und theoretischen Physik
6.2.1 Erste Phase (1817 – 1842): relativ regelmäßiges Angebot
6.2.2 Zweite Phase (1843 – 1853): Einbruch
6.2.3 Dritte Phase (1854 – 1874): Wiederaufleben und Erstarken
6.2.4 Vierte Phase (1875 – 1890): Anstieg
6.3 Gesellschaften und Seminare als Vorläufer zur Etablierung von Übungen
7 Forschungsgebiete der Hallenser Mathematiker zwischen 1817 und 1890
7.1 Dynamik und Erdmagnetismus: F. Pfaff und J. G. Steinhäuser
7.1.1 Pfaffs Beitrag zur Integration der Bewegungsgleichungen
7.1.2 Steinhäusers Theorie zum Erdmagnetismus
7.1.3 Gartz’ Beiträge zur Mathematikgeschichte
7.2 Astronomische Berechnungen zur Kometenbahn: A. Rosenberger
7.3 Forschungsschwerpunkt Analysis: von J. J. Schoen bis E. Wiltheiß
7.3.1 Schoens Arbeiten
7.3.2 Scherks Beiträge
7.3.3 Sohnckes vielseitige Forschungsinteressen
7.3.4 Rochs Untersuchungen zu Abel’schen und elliptischen Integralen
7.3.5 Schwarz’ erste Arbeiten zu konformen Abbildungen
7.3.6 Thomaes Arbeiten zur Reihenentwicklung und Theorie der komplexen Funktionen
7.3.7 Jürgens’ Untersuchungen zu speziellen Funktionen und Differentialgleichungen
7.3.8 Wiltheiß’ Beiträge zu Abel’schen Funktionen und partiellen Differentialgleichungen
7.4 Beiträge zur Geometrie: von J. Plücker bis H. Wiener
7.4.1 Von der Theorie der algebraischen Kurven zur Optik: Julius Plücker
7.4.2 Algebraische projektive Geometrie: Ferdinand Joachimsthal und Otto Hesse
7.4.3 Untersuchungen zu den Grundlagen der Geometrie: Hermann Wiener
7.5 Die kurze Blütezeit der mathematischen Physik: E. Heine und C. Neumann
7.5.1 Ausbau der Potentialtheorie von mathematischer Seite: Eduard Heine
7.5.2 Von der Optik bis zur Kristallographie: Carl Neumanns vielfältige Beiträge zur mathematischen Physik
7.6 Die Begründung der Mengenlehre durch Georg Cantor
7.7 Zur Theorie der Newton’schen Ringe: A. Wangerin
8 Die physikalischen Forschungen an der Universität Halle-Wittenberg
8.1 Die stärkere Profilierung der Physik – Schweigger und seine Schüler
8.2 Knoblauch und die Erforschung der «strahlenden Wärme»
8.3 Die Vertretung der theoretischen Physik durch Cornelius, Oberbeck und Dorn
9 Hallenser Mathematiker und Physiker und die örtlichen Gelehrten Gesellschaften und Vereine
9.1 Die Naturforschende Gesellschaft zu Halle
9.2 Der Naturwissenschaftliche Verein
9.3 Die Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina
10 Die Wechselbeziehungen zwischen Mathematik und Physik an der Hallenser Universität
10.1 Die grundlegenden Veränderungen in den Wechselbeziehungen
10.2 Die spezifische Hallenser Entwicklung der Wechselbeziehungen
Anhang: Verzeichnis der Vorlesungen zur mathematischen und theoretischen Physik (Wintersemester 1817/18 – Sommersemester 1891)
Literatur und Quellen
Abbildungsverzeichnis
Verzeichnis der Diagramme
Personenverzeichnis
Grafik: Vorlesungstätigkeit der Dozenten für Mathematik und Physik in Halle (1817-1890)
Mathematik, Physik, Wissenschaftsgeschichte, Universitätsgeschichte, Halle (Saale)
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ddc:530
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg; Mathematik; Physik; Geschichte 1817-1890
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg; Universität; Mathematik; Physik; Naturwissenschaften; Lehrstuhl; Lehrveranstaltung; Forschungsgegenstand; Mathematiker; Physiker
Schlote, Karl-Heinz
Schneider, Martina
Wissenschaftlicher Verlag Harri Deutsch
Sächsische Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
2009
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2017-07-06
Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen
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Funktechnik, Höhenstrahlung, Flüssigkristalle und algebraische Strukturen: Zu den Wechselbeziehungen zwischen Mathematik und Physik an der Universität Halle-Wittenberg in der Zeit von 1890 bis 1945
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978-3-8171-1842-7
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ger
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qucosa:15833
Es gibt wohl kaum Wissenschaftsgebiete, in denen die wechselseitige Beeinflussung stärker ist als zwischen Mathematik und Physik. Eine wichtige Frage ist dabei die nach der konkreten Ausgestaltung dieser Wechselbeziehungen, etwa an einer Universität, oder die nach prägenden Merkmalen in der Entwicklung dieser Beziehungen in einem historischen Zeitabschnitt.
Im Rahmen eines mehrjährigen Akademieprojekts wurden diese Beziehungen an den Universitäten in Leipzig, Halle und Jena für den Zeitraum vom Beginn des 19. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts untersucht und in fünf Bänden dargestellt. Der erste dieser Bände erschien in den Abhandlungen der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig, die nachfolgenden (u.a. der vorliegende) als eigenständige Reihe unter dem Titel “Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen“. Ein weiterer und abschließender Band dieser Reihe beinhaltet die Beiträge einer wissenschaftshistorischen Fachtagung im Jahr 2010, die das Thema in einem internationalen Kontext einbettet.
Der vorliegende Band behandelt den Zeitraum von 1890 bis 1945 an der Universität Halle-Wittenberg. Die Entwicklung der Hallenser Universität in dieser Zeit ist durch ein ständiges Bemühen gekennzeichnet, einen weiteren Bedeutungsverlust der Hallenser Alma Mater zu begrenzen. Gleichzeitig beeindrucken die Mathematiker und Physiker mit einer ganzen Reihe von bemerkenswerten Forschungsergebnissen, wie die Bestätigung der von Victor Hess entdeckten kosmischen Höhenstrahlung (Werner Kolhörster, 1914), die Studien zu Flüssigkristallen (Ernst Dorn und Wilhelm Kast, ab 1896 bzw. 1931), zu Elektronenstößen (Gustav Hertz, 1925), zur Bruchtheorie und zur Ionenleitung (Adolf Smekal, ab 1931), zur Atom-und Kernphysik (Gerhard Hoffmann und Heinz Pose, ab 1931), zur Anwendung der Laplace-Transformation (Gustav Doetsch, ab 1923) zur Klassenkörpertheorie (Helmut Hasse, 1926), zu Gruppoiden sowie zur Arithmetik von Algebren (Reinhold Baer bzw. Heinrich Brandt ab 1928) und zur Arithmetisierung der algebraischen Geometrie (Jung, ab 1925).:Vorwort
1 Einleitung
2 Historische Eckpunkte der Universitätsentwicklung
2.1 Regionale Strukturen: Deutschland – Sachsen-Anhalt – Halle
2.2 Einige Veränderungen in der Stellung der Universität
3 Die Entwicklung des Mathematischen Instituts
3.1 Die Schwierigkeiten beim Aufbau der Infrastruktur
3.2 Gutzmers Bemühungen zur Stärkung der angewandten Mathematik
3.3 Das vergebliche Ringen um die Erweiterung des mathematischen Lehrkörpers
3.4 Die relativ stabile Entwicklung und Attraktivität der Mathematik unter Hasse und Brandt
3.5 Das Schicksal der Astronomie als Nischenfach
4 Der Weg des Physikalischen Instituts in die Moderne
4.1 Das Physikalische Institut unter der Leitung von Ernst Dorn
4.2 Von der theoretischen zur technischen Physik und die schwierige Suche nach einem Nachfolger für G. Mie
4.3 Die Neuorientierung des Physikalischen Instituts
4.4 Die Abtrennung des Instituts für Theoretische Physik
4.5 Zwei physikalische Institute im Widerstreit
5 Das Lehrangebot in Mathematik und Physik
5.1 Überblick zur Lehre in Mathematik und Astronomie
5.2 Veranstaltungen zur mathematischen Physik
5.3 Zum Lehrangebot der Physik
5.4 Veranstaltungen zur theoretischen Physik
5.5 Vergleich mit anderen Universitäten
6 Die mathematische Forschung
6.1 Mengenlehre und Logik
6.2 Potentialtheorie und Analysis
6.3 Geometrie
6.4 Mechanik, Astronomie und angewandte Mathematik
6.4.1 Dynamische Probleme der Mechanik und Kreiseltheorie
6.4.2 Gyldén’sche Störungstheorie
6.4.3 Von der Aero- und Hydrodynamik über Optik bis zur Wärmeleitung
6.5 Algebra, Zahlentheorie und Topologie
6.5.1 Arithmetisierung der algebraischen Geometrie
6.5.2 Algebraische Zahlentheorie
6.5.3 Gruppoid und Arithmetik von Algebren
7 Mit stetem Blick auf Experiment und technische Anwendungen – die Forschungen am Physikalischen Institut
7.1 Elektrophysik
7.2 Hochfrequenzphysik und der rasche Aufschwung der Funktechnik
7.3 Physik der freien Atmosphäre
7.4 Atomphysik
7.4.1 Gasentladungs- und Strahlungsphysik
7.4.2 Kosmische Höhenstrahlung
7.4.3 Kernphysik
7.5 Materialwissenschaft
7.5.1 Flüssigkristalle – Dielektrika
7.5.2 Werkstoffkunde und Brucherscheinungen
7.6 Thermodynamik und Photochemie – zwei singuläre Punkte in den Hallenser Forschungen
7.7 Theorie der Materie – Relativitätstheorie
8 Hallenser Mathematiker und Physiker und die örtlichen Gelehrten Gesellschaften und Vereine
8.1 Naturforschende Gesellschaft zu Halle
8.2 Naturwissenschaftlicher Verein für Sachsen und Thüringen
8.3 Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina
8.4 Fazit
9 Das Wechselverhältnis zwischen Mathematik und Physik an der Hallenser Universität im Spiegel der allgemeinen Entwicklung
9.1 Neue Aspekte in den Beziehungen zwischen Mathematik und Physik im Allgemeinen
9.2 Die Dominanz der Physiker – die spezielle Ausgestaltung des Wechselverhältnisses in Halle
Anhang: Verzeichnis der Vorlesungen zur mathematischen und theoretischen Physik (Wintersemester 1890/91 – Sommersemester 1945)
Literatur und Quellen
Abbildungsverzeichnis
Verzeichnis der Diagramme
Personenverzeichnis
Grafik: Vorlesungstätigkeit der Dozenten für Mathematik und Physik in Halle (1890-1945)
Mathematik, Physik, Wissenschaftsgeschichte, Universitätsgeschichte, Halle (Saale)
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/510
ddc:510
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg; Mathematik; Physik; Geschichte 1890-1945
Schlote, Karl-Heinz
Schneider, Martina
Wissenschaftlicher Verlag Harri Deutsch
Sächsische Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
2009
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2017-07-06
Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:book
info:eu-repo/semantics/book
doc-type:Text
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openaire
Mathematische Naturphilosophie, Optik und Begriffsschrift: Zu den Wechselbeziehungen zwischen Mathematik und Physik an der Universität Jena in der Zeit von 1816 bis 1900
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978-3-8171-1843-4
491725590
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-158337
qucosa:15833
Es gibt wohl kaum Wissenschaftsgebiete, in denen die wechselseitige Beeinflussung stärker ist als zwischen Mathematik und Physik. Eine wichtige Frage ist dabei die nach der konkreten Ausgestaltung dieser Wechselbeziehungen, etwa an einer Universität, oder die nach prägenden Merkmalen in der Entwicklung dieser Beziehungen in einem historischen Zeitabschnitt.
Im Rahmen eines mehrjährigen Akademieprojekts wurden diese Beziehungen an den Universitäten in Leipzig, Halle und Jena für den Zeitraum vom Beginn des 19. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts untersucht und in fünf Bänden dargestellt. Der erste dieser Bände erschien in den Abhandlungen der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig, die nachfolgenden (u.a. der vorliegende) als eigenständige Reihe unter dem Titel “Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen“. Ein weiterer und abschließender Band dieser Reihe beinhaltet die Beiträge einer wissenschaftshistorischen Fachtagung im Jahr 2010, die das Thema in einem internationalen Kontext einbettet.
Der vorliegende Band behandelt den Zeitraum von 1816 bis 1900 an der Universität Jena. Die Entwicklung der Alma Mater Jenensis ist durch deren Stellung als Landesuniversität von kleinen, politisch unbedeutenden Herzogtümern Thüringens mit vergleichsweise geringer Finanzkraft gekennzeichnet. Dies führte u.a. zu der bis ins letzte Viertel des 19. Jahrhunderts bestehenden Repräsentanz von Mathematik und Physik durch einen gemeinsamen Lehrstuhl. Eine weitere Besonderheit an der Salana war die mehrere Jahrzehnte andauernde Verknüpfung beider Disziplinen mit der Philosophie durch Jacob Friedrich Fries und Carl Snell. Ebenso bemerkenswert ist der durch das Wirken von Ernst Abbe eingeleitete grundlegende Wandel in der Vertretung von Mathematik und Physik in Jena. Aus Abbes Zusammenarbeit mit dem Mechaniker und Firmengründer Carl Zeiss erwuchs innerhalb weniger Jahrzehnte ein Musterbeispiel für die enge, für beide Seiten vorteilhafte Verbindung zwischen Universität und Wirtschaftsunternehmen. Insbesondere erfuhren Mathematik und Physik eine stake finanzielle Förderung durch die Carl-Zeiss-Stiftung, was zugleich einen Einblick in die wachsende Bedeutung des Stiftungswesens gibt.:Karte: Die sächsisch-ernestinischen Herzogtümer nach Gebietsveränderungen 1815-1826
Vorwort
1 Einleitung
2 Thüringen und seine Universitäten am Anfang des 19. Jahrhunderts
2.1 Thüringen und die Industrielle Revolution
2.2 Die Blüte der Universität Jena um 1800 und ihr Weg ins 19. Jahrhundert
3 Die Veränderungen im Lehrkörper für Mathematik, Physik und Astronomie an der Salana
3.1 Die Verknüpfungen von Mathematik und Physik in einem Lehrstuhl
3.2 Ein Philosoph als Ordinarius für Mathematik und Physik – die Ära Fries
3.3 Von Suckow bis Apelt: Privatdozenten – wichtige Stützen des Lehrbetriebs, doch wenig gefördert
3.4 Der Nachfolger von Fries: Snell
3.5 Ein Hauch von moderner mathematischer Forschung: Schlömilch – ein Intermezzo
3.6 Abbe und die folgenreiche Verbindung von Physik und Instrumentenbau
3.7 Die Astronomie an der Salana
3.7.1 Die Errichtung der Sternwarte und ihre ersten Leiter bis 1823
3.7.2 Die Leitung der Sternwarte durch Schrön
3.7.3 Abbes Engagement und der Neubeginn mit Knopf
3.8 Die Trennung des Lehrstuhls für Mathematik und Physik
3.9 Die ersten Jahrzehnte des Mathematischen Seminars
3.10 Die Besetzung des physikalischen Lehrstuhls
3.11 Der Ausbau des Physikalischen Instituts bis zur Jahrhundertwende
3.12 Die Errichtung einer Professur für theoretische Physik
3.13 Die Carl-Zeiss-Stiftung
4 Das Vorlesungsangebot in Mathematik, Physik und Astronomie in Jena
4.1 Ein Überblick
4.1.1 Mathematik
4.1.2 Astronomie
4.1.3 Physik
4.2 Mechanik, mathematische und theoretische Physik
4.2.1 Erste Phase (1816 – 1863): mäßiges Angebot
4.2.2 Zweite Phase (1864 – 1893): Anstieg
4.2.3 Dritte Phase (1894 – 1900): Weitere Steigerung
4.3 Ein Vergleich des Jenenser Lehrangebots mit dem anderer Universitäten
4.4 Der Übungsbetrieb in Gesellschaften als Ergänzung zur Lehre und Vorläufer zur Seminargründung
5 Mathematische und physikalische Forschungen an der Universität Jena
5.1.1 Physik als Teil der „angewandten Mathematik“: Die Ära Voigt
5.1.2 Mathematik und Physik im Rahmen der mathematischen Naturphilosophie: Fries und seine Schüler
5.1.3 Meteorologie und Optik – Aktivitäten der Jenenser Astronomen
5.1.4 Das Verharren in alten Traditionen
5.2 Ernst Abbe und die Formung der physikalischen Forschung
5.2.1 Der Weg zur Optik als zentrales Forschungsfeld
5.2.2 Sohncke und Winkelmann – die ersten Ordinarien für Experimentalphysik in Jena
5.2.3 Die Etablierung der theoretischen Physik mit dem Fokus auf Optik und Materialforschung
5.3 Logik, elliptische Funktionen und projektive Geometrie – Schwerpunkte am Mathematischen Seminar
5.3.1 Freges Ringen um die Begründung der Arithmetik
5.3.2 Thomaes Lehrbücher und die Profilierung der mathematischen Forschung
6 Jenenser Mathematiker und Physiker und die örtlichen gelehrten Gesellschaften
6.1 Die Naturforschende Gesellschaft zu Jena
6.2 Die Medicinisch-Naturwissenschaftliche Gesellschaft zu Jena
7 Mathematik und Physik in Jena und die Besonderheit ihrer Wechselbeziehungen
7.1 Mathematik und Physik im 19. Jahrhundert
7.1.1 Der beginnende Aufschwung
7.1.2 Der weitere Ausbau der Disziplinen nach der Jahrhundertmitte
7.1.3 Neue Aspekte in den Wechselbeziehungen zwischen Mathematik und Physik nach 1850
7.2 Die Wechselbeziehungen an der Salana im Kontext
7.2.1 Die Beziehungen der in einem Lehrstuhl vereinigten Mathematik und Physik
7.2.2 Die Wechselbeziehungen im Zeichen der Optik
Anhang: Verzeichnis der Vorlesungen zur mathematischen und theoretischen Physik (Sommersemester 1816 bis Wintersemester 1900/01)
Literatur und Quellen
Abbildungsverzeichnis
Verzeichnis der Diagramme
Personenverzeichnis
Grafik: Vorlesungstätigkeit der in Jena im Bereich der Mathematik, Physik und Astronomie lehrenden Dozenten (1816 – 1900)
Mathematik, Physik, Wissenschaftsgeschichte, Universitätsgeschichte, Jena
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ddc:500
Friedrich-Schiller-Universität Jena; Mathematik; Physik; Geschichte 1816-1900
Schlote, Karl-Heinz
Schneider, Martina
Wissenschaftlicher Verlag Harri Deutsch
Sächsische Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
2011
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2017-07-06
Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen
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2021-03-29T09:15:22Z
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openaire
Combining brain imaging and genetic data using fast and efficient multivariate correlation analysis
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eng
Many human neurological and psychiatric disorders are substantially heritable and there is growing inter-est in searching for genetic variants explaining variability in disease-induced alterations of brain anatomy and function, as measured using neuroimaging techniques. The standard analysis approach in genetic neuroimaging is the mass-univariate linear modeling approach, which is disadvantageous, since it cannot account for dependencies among collinear variables and has to be corrected for multiple testing. In con-trast, multivariate methods include combined information from multiple variants simultaneously into the analysis, and can therefore account for the correlation structure in both the neuroimaging and the genetic data. Partial Least Squares Analysis and Canonical Correlation Analysis are common multivariate ap-proaches and different variants have been established for genetic neuroimaging. However, a compre-hensive comparison with respect to data characteristics and strengths and weaknesses of these methods was missing to date.
This thesis elaborately compared three multivariate techniques, Sparse Canonical Correlation Analysis (Sparse CCA), Bayesian Inter-Battery Factor Analysis (Bayesian IBFA) and Partial Least Squares Corre-lation (PLSC) in order to express a clear statement on which method in to choose for analysis in genetic neuroimaging. It was shown that for highly collinear neuroimaging data, Bayesian IBFA could not be recommended, since additional post-processing steps were required to differentiate between causal and non-informative components. In contrast, Sparse CCA and PLSC were suitable for genetic neuroimaging data. Among the two, the use of Sparse CCA was recommended in situations with relatively low-dimensional neuroimaging and genetic data, since its predictive power was higher when data dimension-ality was below 400 times sample size. For higher dimensionalities, the predictive power of PLSC ex-ceeded that of Sparse CCA. Thus, for multivariate modeling of high-dimensional neuroimaging-genetics-associations, a preference for the usage of PLSC was indicated.
The remainder of this thesis dealt with the improvement of the computational efficiency of multivariate statistics in genetic neuroimaging, since it can be expected that there will be a growth in cost- and time-efficient DNA sequencing as well as neuroimaging techniques in the coming years, which will result in excessively long computation times due to increasing data dimensionality. To accommodate this large number of variables, a new and computational efficient statistical approach named PLSC-RP was pro-posed, which incorporates a method for dimensionality reduction named Random projection (RP) into traditional PLSC in order to represent the originally high-dimensional data in lower dimensional spaces. Subsequently, PLSC is used for multivariate analysis of compressed data sets. Finally, the results are transformed back to the original spaces to enable the interpretation of original variables. It was demon-strated that the usage of PLSC-RP reduced computation times from hours to seconds compared to its state-of-the-art counterpart PLSC. Nonetheless, the accuracy of the results was not impaired, since the results of PLSC-RP and PLSC were statistically equivalent. Furthermore, PLSC-RP could be used for inte-grative analysis of data sets containing high-dimensional neuroimaging data, high-dimensional genetic data or both, and was therefore shown to be independent of the statistical data type. Thus, PLSC-RP opens up a wide range of possible applications.
genetics, neuroimaging, multivariate, correlation, dimensionality
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ddc:500
Grellmann, Claudia
Universität Leipzig
2017-02-23
2017-06-16
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2017-07-10
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2022-02-10T09:08:44Z
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openaire
Towards a Geometric Theory of Exact Lumpability
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-158420
eng
Dimensional Reduction, Exact Lumpability, Differential Geometry, Closure Measure, Dynamical System
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Horstmeyer, Leonhard Marlo
Universität Leipzig
2017-06-09
2017-06-26
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2017-07-10
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2021-03-29T09:15:38Z
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openaire
Convergence of phase-field models and thresholding schemes via the gradient flow structure of multi-phase mean-curvature flow
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-158723
eng
This thesis is devoted to the rigorous study of approximations for (multi-phase) mean curvature flow and related equations. We establish convergence towards weak solutions of the according geometric evolution equations in the BV-setting of finite perimeter sets. Our proofs are of variational nature in the sense that we use the gradient flow structure of (multi-phase) mean curvature flow. We study two classes of schemes, namely phase-field models and thresholding schemes. The
starting point of our investigation is the fact that both, the Allen-Cahn Equation and the thresholding scheme, preserve this gradient flow structure. The Allen-Cahn Equation is a gradient flow itself, while the thresholding scheme is a minimizing movements scheme for an energy that Γ-converges to the total interfacial energy. In both cases we can incorporate external forces or a
volume-constraint. In the spirit of the work of Luckhaus and Sturzenhecker (Calc. Var. Partial Differential Equations 3(2):253–271, 1995), our results are conditional in the sense that we assume the time-integrated energies to converge to those of the limit. Although this assumption is natural, it is not guaranteed by the a priori estimates at hand.
mean curvature flow, thresholding, Allen-Cahn Equation, gradient flow
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ddc:500
Laux, Tim Bastian
Universität Leipzig
2016-10-26
2017-04-12
2017-07-13
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2021-03-29T09:15:58Z
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openaire
Analysis of a two-dimensional nonlinear sigma model with gravitino
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-158987
eng
In this dissertation we considered a nonlinear sigma model with gravitino field. This is a supersymmetric extension of the nonlinear sigma model in the string theory, and we set up the geometric model using commuting variables, such that we could analyze it using the tools from calculus of variations.
We introduced an action functional which corresponds to the super harmonic map functional, which has four arguments: a map between Riemannian manifolds, a vector spinor, a Riemannian metric and a gravitino. After getting the total variation formula, we considered the symmetries that the action functional possesses. By Noether's principle these families of symmetries induces conservation laws, which help to interpret the energy-momentum tensor and the supercurrent as holomorphic sections of some complex bundle. We also discussed the supersymmetry of our model. It turns out that the supersymmetry only remains in some particular cases, which is still useful in the analysis.
Then we defined the weak solution in the distributional sense, and using Riesz potential estimates and Riviere regularity theory, we could improve the regularity of the weak solutions. More precisely, when the Riemannian metric and the gravitino are smooth, then any weak solution is actually smooth; and when the gravitino are coarse but subcritical, we can still show that the weak solutions are Holder continuous.
Next we considered the compactness of solutions with bounded energies. We showed the small energy regularity on local domains and gap properties on the global surface. We also established the Pohozaev identities and thus showed the removable singularity theorem. Finally, for a sequence of solutions of uniformly bounded energies with respect to a converging sequence of gravitino fields, we showed that they converges weakly. Actually away from finite points, the convergence is strong and at those points, the energies concentrate. After a rescaling, each of these points corresponds to finitely some Dirac-harmonic maps with curvature terms defined on the Riemann sphere. Moreover, we established the energy identities along the weakly convergent sequences modulo these bubbles.
nonlinear sigma model, supersymmetry, Dirac harmonic map
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Wu, Ruijun
Universität Leipzig
2017-03-16
2017-07-13
2017-07-19
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doc-type:doctoralThesis
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2020-12-01T10:48:33Z
qucosa:slub
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ddc:500
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openaire
Sondermessung im Raum Hirschfelde: Messergebnisse 2013–2015
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-160894
1654672513
ger
Die Broschüre informiert über die Ergebnisse der Messungen von Staubniederschlag und Feinstaub sowie deren Inhaltsstoffen im Raum Hirschfelde. Bis auf Benzo(a)pyren im Feinstaub wurden die Grenz- und Zielwerte der untersuchten Parameter 2015 eingehalten. Die Broschüre richtet sich an Bürger und die mit Luftreinhaltung befassten Behörden und Unternehmen. Die Messungen wurden durch die Staatliche Betrtiebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft durchgeführt.
Redaktionsschluss: 21.12.2016
Sachsen, Hirschfelde, Staubbelästigung, Luft, Luftqualität, Feinstaub
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ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/333.7
ddc:333.7
Sachsen; Hirschfelde; Region; Luft; Luftqualität; Feinstaub; Messung
Wolf, Uwe
Perchermeier, Klara
Hausmann, Andrea
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft
2016
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2017-08-17
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2022-02-10T11:10:58Z
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openaire
Isospectral nearly Kaehler manifolds
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-162113
eng
We give an Ansatz to construct pairs of locally homogeneous nearly Kaehler manifolds that are isospectral for the Dirac and the Hodge Laplace operator
in dimensions higher than six and investigate the existence of generic isospectral pairs in dimension six.
Isospectral, nearly Kaehlr manifolds, Dirac and Laplace operator
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Vasquez, Jose J.
Universität Leipzig
2017-03-22
2017-08-29
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2017-09-04
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:20:27Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Unraveling expression and DNA methylation landscapes in cancer
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-163551
eng
Cancer is a complex, heterogeneous disease and associated with a pluralism of distinct molecular events occurring on multiple layers of cell activity. It is a disease of genomic regulation driven by genetic and epigenetic mechanisms. Consideration of these regulatory levels is inevitable for understanding cancer genesis and progression. Improved high-throughput techniques developed in the last decades enable a highly resolved view on these mechanisms but at the same time the technologies produce an incredible amount of molecular data. Hence it needs advances in computational methods to master the data.
In this thesis we demonstrate how to cope with high-dimensional data to characterize molecular aspects of cancer. The main aim of this thesis is to develop and to apply bioinformatics methods to unravel molecular mechanisms, with special focus on gene expression and epigenetics, underlying cancer. Therefore, we selected two cancer entities, B-cell lymphoma and glioblastoma, for a more detailed, exemplary study.
Bioinformatics methods dealing with molecular cancer data have to tackle tasks like data integration, dimension reduction, data compression and proper visualization. One effective method that fulfills the mentioned tasks is self organizing map (SOM) machine learning, a technique to ‘organize’ complex, multivariate data. We present an analytic framework based on SOMs that aims at characterizing single-omics landscapes, here either regarding genome wide expression or methylation, to describe the heterogeneity of cancer on the molecular level. Molecular data of each sample is presented in terms of ‘individual’ maps, which enable their evaluation by visual inspection. The portrayal method also realizes comprehensive downstream analysis tasks such as marker selection and clustering of co-regulated features into modules, stratification of cases into subtypes, knowledge discovery, function mining and pathway analysis. Further, we describe how to detect and to correct outlier samples.
In a novel combining approach all these analytic tasks of the single-omics SOM are embedded in a workflow to integratively analyze gene expression and DNA methylation data of unmatched patient cohorts. We showed that this approach provides detailed insights into the transcriptome and methylome landscapes of cancer. Furthermore, we developed a new inter-omics method based on SOM machine learning for the combined analysis of gene expression and DNA methylation data obtained from the same patient cohort. The method allows the visual inspection of the data landscapes of each sample on a personalized and class-related level, where the relative contribution of each of both data entities can be tuned either to focus on expression or methylation landscapes or on a combination of both.
Using the single-omics SOM approach, we studied molecular subtypes of B-cell lymphoma based on gene expression data. The method disentangles tumor heterogeneity and provides suited markers for the cancer subtypes. We proposed a refined subtyping of B-cell lymphoma into four subtypes, rather than a previously assumed three-group classification. In a second application of the single-omics SOM we studied a gene expression data set concerning glioblastoma for which we confirmed an established four-subtype classification. Our results suggested a similar gene activation pattern as observed in the lymphoma study characterized by an antagonistic switching between transcriptional modes related to immune response and cell division.
Our integrative study on a larger lymphoma cohort comprising additional subtypes confirmed previous results about the role of stemness genes during development and maturation of B-cells. Their dysfunctions in lymphoma are governed by widespread epigenetic effects altering the promoter methylation of the involved genes, their activity status as moderated by histone modifications, and also by chromatin remodeling. We identified subtype-specific signatures that associate with epigenetic effects such as remodeling from transcriptionally inactive into active chromatin states, differential promoter methylation, and the enrichment of targets of transcription factors such as EZH2 and SUZ12.
While studying the transcription of epigenetic modifiers in lymphoma and healthy controls, we found that the expression levels of nearly all modifiers are strongly disturbed in lymphoma and concluded that the epigenetic machinery is highly deregulated. Our results suggested that Burkitt’s lymphoma and diffuse large B-cell lymphoma differ by an imbal-ance of repressive and poised promoters, which is associated with an imbalance of the activity of histone- and DNA-modifying enzymes.
Our inter-omics method was applied to a high-grade glioblastomas. Their expression and methylation landscapes were segmented into modes of co-expressed and co-methylated genes, which reflect underlying regulatory modes of cell activity. We found antagonistic methylation and gene expression changes between the IDH1 mutated and IDH1 wild type subtypes, which affect predominantly poised and repressed chromatin states. Therefore we assume that these effects deregulate developmental processes either by their blockage or by aberrant activation.
Our methods presented in this thesis enable a holistic view on high-dimensional molecular data collected in large-scale cancer studies. The examples chosen illustrate the mutual dependence of regulatory effects on genetic, epigenetic and transcriptomic levels. Our finding revealed that epigenetic deregulation in cancer must go beyond simple schemes using only a few modes of regulation. By applying the tools and methods described above to large-scale cancer cohorts we could confirm and supplement previous findings about underlying cancer biology.
gene expression, DNA methylation, cancer, SOM, bioinformatics
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hopp, Lydia
Universität Leipzig
2017-01-27
2017-09-20
2017-09-27
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:21:01Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
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openaire
On matrix generalization of Hurwitz polynomials
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-164154
eng
This thesis focuses on matrix generalizations of Hurwitz polynomials. A real polynomial with all its roots in the open left half plane of the complex plane is called a Hurwitz polynomial. The study of these Hurwitz polynomials has a long and abundant history, which is associated with the names of Hermite, Routh, Hurwitz, Liénard, Chipart, Wall, Gantmacher et al.
The direct matricial generalization of Hurwitz polynomials is naturally defined as follows: A p by p matrix polynomial F is called a Hurwitz matrix polynomial if the determinant of F is a Hurwitz polynomial. Recently, Choque Rivero followed another line of matricial extensions of the classical Hurwitz polynomial, called matrix Hurwitz type polynomials. However, the notion “matrix Hurwitz type polynomial” is still irrelative to “Hurwitz matrix polynomial” due to the
totally unclear zero location of the former notion. So the main goal of this thesis is to discover the relation between the two notions “matrix Hurwitz-type polynomials” and “Hurwitz matrix polynomials' and provide some criteria to identify Hurwitz matrix polynomials.
The central idea is to determine the inertia triple of matrix polynomials in terms of some related matrix sequences. Suppose that F is a p by p matrix-valued polynomial of degree n. We split F into the odd part and the even part, which allow us to introduce an essential rational matrix function of right type G. From the matrix coefficients of the Laurent series of G we construct the (n-1)-th extended sequence of right Markov parameters (SRMP) of F. Then we show that the inertia triple of F can be characterized by a combination of the inertia triples of two block Hankel matrices generated by the (n-1)-th SRMP of F and the number of zeros (counting for multiplicities) of greatest right common divisors of the even part and the odd part of F lying on the left half of the real axis. By an analogous approach we also obtain the dual results for the inertia triple of F in terms of the SLMP of F. Then we demonstrate that F is a Hurwitz matrix polynomial of degree n if and only if the (n − 1)-th SRMP (resp. SLMP) of F is a Stieltjes positive definite sequence. On this account, the two notions “Hurwitz matrix polynomials” and “matrix Hurwitz type polynomials” are equivalent.
In addition, we investigate quasi-stable matrix polynomials appearing in the theory of stability, which contain Hurwitz matrix polynomials as a special case. We seek a correspondence between quasi-stable matrix polynomials, Stieltjes moment problems and multiple Nevanlinna-Pick interpolation in the Stieltjes class. Accordingly, we prove that F is a quasi-stable matrix polynomial if and only if the (n − 1)-th SRMP (resp. SLMP) of F is a Stieltjes non-negative definite extendable sequence and the zeros of right (resp. left) greatest common divisors of the even part and the odd part of F are located on the left half of the real axis.:1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Matrix polynomials and greatest common divisors. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1 Preliminaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Greatest common divisors of matrix polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3 Matrix sequences and their connection to truncated matricial moment
problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4 Matrix fraction description and some related topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4.1 Realization of Matrix fraction description from Markov parameters . . . . . . . 19
4.2 The interrelation between Hermitian transfer function matrices and
monic orthogonal system of matrix polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
5 The Bezoutian of matrix polynomials and the inertia problem of matrix
polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.1 Preliminaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33
5.2 The Anderson-Jury Bezoutian matrices in connection to special transfer function matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38
6 Para-Hermitian strictly proper transfer function matrices and their related
monic Hurwitz matrix polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
7 Solution of matricial Routh-Hurwitz problems in terms of the Markov pa-
rameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
8 Matrix Hurwitz type polynomials and some related topics . . . . . . . . . . . . . . 67
9 Hurwitz matrix polynomials and some related topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
9.1 Hurwitz matrix polynomials, Stieltjes positive definite sequences and matrix Hurwitz type polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
9.2 S -system of Hurwitz matrix polynomials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
10 Quasi-stable matrix polynomials and some related topics . . . . . . . . . . . . 95
10.1 Particular monic quasi-stable matrix polynomials and Stieltjes moment problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .95
10.2 Particular monic quasi-stable matrix polynomials and multiple Nevanlinna-
Pick interpolation in the Stieltjes class . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101
10.3 General description of monic quasi-stable matrix polynomials . . . . . . . . .104
List of terms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
List of notations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Selbständigkeitserklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Hurwitz polynomials, quasi-stable polynomials, stability and control problems, truncated moment problems, Nevanlinna-Pick interpolation problems
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Zhan, Xuzhou
Universität Leipzig
2017-06-30
2017-09-14
2017-10-04
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-27T15:32:22Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
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ddc:500
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openaire
Starkregenereignisse von 1961 bis 2015: Analyse von Starkregenereignissen von 1961 bis 2015 für den Freistaat Sachsen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-164389
495372331
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-38419
qucosa:812
Die Starkregenanalyse Sachsen 1961-2015 wurde auf der Grundlage von 1-km-Rasterdaten für tägliche Niederschlagssummen durchgeführt. Die Definition für Starkregenereignisse erfolgte hier mittels der lokalen 90- und 95-Perzentile im Referenzzeitraum. Demnach wurden Ereignisse einbezogen, deren Regenmenge im Zeitraum 1961-1990 zu den größten 10 bzw. 5 % der lokal aufgetretenen Regenmengen gehörte. Mit Bezug zum Jahr haben Auftretenshäufigkeit und mittlere Intensität von Starkregenereignissen im Zeitraum 1991-2015 gegenüber 1961-1990 zugenommen. Dabei besitzt die Auftretenshäufigkeit gegenüber der Intensität das stärkere Signal. Diese Zunahmen sind entscheidend durch die starken Zunahmen in den Sommermonaten begründet.
Die Analyse lieferte deutliche Hinweise auf eine Intensivierung des konvektiven Starkregengeschehens.
Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure sowie Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen.
Klimawandel
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Sachsen; Klimawandel; Klimaanalyse; Starkregen; Geschichte 1961-2015
Bernhofer, Christian
Schaller, Andrea
Pluntke, Thomas
Franke, Johannes
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2017
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2017-10-16
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
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2022-02-14T10:18:51Z
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openaire
Existence of Calibrations for the Mumford-Shah Functional and the Reinitialization of the Distance Function in the Framework of Chan and Vese Algorithms
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-165756
eng
Calculus of variation, Image processing
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Carioni, Marcello
Universität Leipzig
2017-03-27
2017-07-25
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2017-10-26
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2021-03-27T15:32:52Z
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doc-type:book
doc-type:Text
open_access
ddc:500
status-type:publishedVersion
openaire
Modellierung abgesetzter Niederschläge: Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Berücksichtigung abgesetzter Niederschläge bei der Korrektur von Niederschlagsmessungen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-166582
495366013
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-38419
qucosa:812
Mittels eines neu entwickelten Verfahrens wurden 1 km-Rasterdaten für tägliche und monatliche Nebelniederschläge von 1967 bis 2014 für Sachsen erzeugt. Zum windbedingten Messfehler kann somit ein weiterer Verlust bei Niederschlagsmessungen für wasserhaushaltsrelevante Untersuchungen kompensiert werden. Die Veröffentlichung richtet sich an regionale Akteure, Planungsbüros, Bildungseinrichtungen und Unternehmen.
Klimawandel, Wasser
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Sachsen; Nebel; Nebelbildung; Niederschlagsmessung; Geschichte 1967-2014
Bernhofer, Christian
Körner, Philipp
Schwarze, Robert
Franke, Johannes
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2017
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2017-10-30
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
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2021-03-29T09:23:58Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
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ddc:500
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openaire
Abstract Dialectical Frameworks – An Analysis of Their Properties and Role in Knowledge Representation and Reasoning
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-167205
eng
ger
Abstract dialectical frameworks (ADFs) are a formalism for representing knowledge about abstract arguments and various logical relationships between them. This work studies ADFs in detail.
Firstly, we use the framework of approximation fixpoint theory to define various semantics that are known from related knowledge representation formalisms also for ADFs. We then analyse the computational complexity of a variety of reasoning problems related to ADFs. Afterwards, we also analyse the formal expressiveness in terms of realisable sets of interpretations and show how ADFs fare in comparison to other formalisms. Finally, we show how ADFs can be put to use in instantiated argumentation, where researchers try to assign meaning to sets of defeasible and strict rules.
The main outcomes of our work show that in particular the sublanguage of bipolar ADFs are a useful knowledge representation formalism with meaningful representational capabilities and acceptable computational properties.
Knowledge representation and reasoning, non-monotonic reasoning
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Straß, Hannes
Universität Leipzig
2016-11-09
2017-09-18
2017
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2017-11-08
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:24:15Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
On symmetric transformations in metric measured geometry
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-167540
eng
The central objects of study in this thesis are metric measure spaces. These are metric spaces which are endowed with a reference measure and enriched with basic topological, geometric and measure theoretical properties. The objective of the first part of the work is to characterize metric measure spaces whose symmetry groups admit a differential structure making them Lie groups. The second part is concerned with the analysis of the induced geometry of spaces admitting non-trivial symmetries. More in detail, it is shown that in many cases synthetic notions of Ricci curvature lower bounds are inherited by quotient spaces.
metric measure spaces, Ricci curvature, symmetric transformations, optimal transport
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Sosa Garciamarín, Gerardo
Universität Leipzig
2017-05-29
2017-10-25
2017-11-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-27T15:36:10Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
open_access
ddc:500
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openaire
Ergebniskopplung KliWES - STOFFBILANZ in Sachsen: Analyse von Einflüssen des Klimawandels auf die Nährstoffeinträge in sächsische Gewässer auf Basis einer Ergebniskopplung der Projekte KliWES und STOFFBILANZ
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-170132
507619862
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-38419
1867-2868
qucosa:812
Zur Abschätzung der Wirkungen von Klimaveränderungen auf den Nährstoffhaushalt in Gewässern wurden die Ergebnisse aus den Modellansätzen der Projekte »KliWES« und »Nährstoffatlas Sachsen« gekoppelt. Szenarienrechnungen bis 2100 zeigen, dass Nährstoffkonzentrationen in Gewässern infolge abnehmender Sickerwasser- und Durchflussmengen ohne Bewirtschaftungsanpassung tendenziell zunehmen würden.
Die Veröffentlichung richtet sich an Verwaltungen, Planungsbüros, Verbände und Forschungseinrichtungen im Aufgabenbereich von Landwirtschaft und Gewässerschutz im Klimawandel.
Klima, Wasser, Niederschlag
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Sachsen; Klimaänderung; Gewässer; Nährstoffhaushalt
Niederschlag; Sickerwasser; Wasserdurchlässigkeit
Gebel, Michael
Bürger, Stephan
Uhlig, Mario
Schwarze, Robert
Hauffe, Corina
Friese, Holm
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2017
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2018-01-12
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. ISSN: 1867-2868
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2021-03-27T15:36:12Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
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ddc:500
status-type:publishedVersion
openaire
Niedrigwasserkennwerte und mittlere Durchflüsse: Leitfaden zur Webanwendung „MNQ, MQ und Querbauwerke“: Modellgestützte Ermittlung regionaler Niedrigwasserkennwerte (MNQ) mittlerer Durchflüsse (MQ) für sächsische Fließgewässer und deren Integration in das „Wasserhaushaltsportal Sachsen“ sowie Realisierung einer „Recherche-Schnittstelle“ zur sächsischen Querbauwerksdatenbank
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-170121
507619110
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-38419
1867-2868
qucosa:812
Der Leitfaden informiert über Methodik und Ergebnisse der Regionalisierung von Niedrigwasserkennwerten und mittleren Durchflüssen sächsischer Fließgewässer. Diese können per Internet über die Webanwendung »MNQ, MQ und Querbauwerke« im Wasserhaushaltsportal Sachsen abgefragt werden. Ausgegeben werden die jeweiligen Kennwerte für einen auszuwählenden Gewässerquerschnitt. Die Kennwerte sind wichtige Eingangsgrößen bei der Ermittlung von Mindestwasserführungen nach § 33 WHG und von langjährigen mittleren Durchflussdargeboten in Fließgewässern.
Die Publikation richtet sich vorrangig an Wasserwirtschaftsbehörden und Gewässernutzer in Sachsen.
Wasserhaushalt, Niedrigwasser
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Sachsen; Fließgewässer; Wasserhaushalt; Niedrigwasser; Kennzahl; Information
Fischer, Björn
Becker, Antje
Horn, Susanna
Köpp-Klausch, Katharina
Friese, Holm
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2017
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2018-01-12
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. ISSN: 1867-2868
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doc-type:book
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2022-02-14T13:38:37Z
qucosa:ubl
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
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ddc:500
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openaire
On the time-analytic behavior of particle trajectories in an ideal and incompressible fluid flow
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-170523
eng
This (Diplom-) thesis deals with the particle trajectories of an incompressible and ideal fluid flow in 𝑛 ≥ 2 dimensions. It presents a complete and detailed proof of the surprising fact that the trajectories of a smooth solution of the incompressible Euler equations are locally analytic in time. In following the approach of P. Serfati, a complex ordinary differential equation (ODE) is investigated which can be seen as a complex extension of a partial differential equation, which is solved by the trajectories. The right hand side of this ODE is in fact given by a singular integral operator which coincides with the pressure gradient along the trajectories. Eventually, we may apply the Cauchy-Lipschitz existence theorem involving holomorphic maps between complex Banach spaces in order to get a unique solution for the above mentioned ODE. This solution is
real-analytic in time and coincides with the particle trajectories.
Euler-equations, Lagrangian trajectories, infinite dimensional holomorphy
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hertel, Tobias
Universität Leipzig
2016-07-14
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
2018-01-22
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doc-type:masterThesis
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2021-03-29T09:27:37Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
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openaire
Piecewise constant subsolutions for the incompressible Euler and IPM equations
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-171022
eng
Fluid Dynamics, Convex Integration
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Förster, Clemens
Universität Leipzig
2017-09-11
2018-01-17
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2018-02-02
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2021-03-29T09:27:38Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
status-type:acceptedVersion
openaire
Generalizations of discrete Morse theory
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-171044
eng
We generalize Forman’s discrete Morse theory, on one end by developing a discrete analogue of Morse-Bott theory for CW complexes, motivated by Morse-Bott theory in the smooth setting. On the other, motivated by J-N. Corvellec’s Morse theory for continuous functionals, we generalize Forman’s discrete Morse-floer theory by considering a vector field more general than the one extracted from a discrete Morse function, and defining a boundary operator from which the Betti numbers of the CW complex are obtained. We also do some Conley theory analysis.
Discrete Morse theory, Floer theory, Morse-Bott theory, Conley theory, CW complexes, Betti numbers.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Yaptieu Djeungue, Odette Sylvia
Universität Leipzig
2017-06-29
2018-01-17
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
2018-02-02
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doc-type:doctoralThesis
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oai:qucosa:de:qucosa:17661
2021-03-29T09:34:37Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Spektraltheoretische Untersuchungen von zufälligen Operatoren auf Delone-Mengen
urn:nbn:de:swb:ch1-200700684
ger
Das Thema dieser Arbeit ist die
spektraltheoretische Untersuchung von zufälligen
Operatoren, die zu einem minimal ergodischen bzw.
strikt ergodischen Delone dynamischen System
assoziiert sind. Es werden kontinuierliche sowie
diskrete Modelle untersucht. Diese Modelle sind
mathematische Modelle zur Beschreibung von
Festkörpern, bei denen die Punkte der einzelnen,
in einem Delone dynamischen System enthaltenen,
Delone-Mengen die Atompositionen eines
Festkörpers beschreiben. Delone-Mengen, die in
einem minimal ergodischen Delone dynamischen
System enthalten sind weisen eine sehr hohe
Ordnungsstruktur auf, sind aber nicht
notwendigerweise periodisch. Sie können daher
zur Modellierung von Quasikristallen verwendet
werden. In dieser Arbeit wird das Spektrum der
assoziierten Operatoren im kontinuierlichen
sowie im diskreten Fall untersucht.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hamilton-Operator
Mathematische Physik
Quasikristall
Spektrum
Delone-Menge
Zufälliger Operator
Klassert, Steffen
Stollmann, Peter
Lenz, Daniel
Damanik, David
Technische Universität Chemnitz
2007-05-23
2007-01-31
2007-05-10
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:34:59Z
qucosa:ubc
doc-type:conferenceObject
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open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Offset-Simulation of Comparators
urn:nbn:de:swb:ch1-200700897
eng
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
A simple methodology for determining the input referred offset voltage of comparators is presented. This in
general is difficult as the output of a comparator is discrete valued. The method relies on a Monte-Carlo-Simulation with
certain comparator input values and some postprocessing of the comparator output data. The comparator is always operated
in its intended environment, there is no modification of the comparator itself nor some unusual stimuli required.
There is also no known restriction for the type of comparators to be analyzed.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Analoges System
Schaltungsentwurf
Monte-Carlo Simulation
Offset voltage
analog circuit design
comparators
Graupner, Achim
Sobe, Udo
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:36:05Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Lokalisierung auf Gittergraphen mit zufälligem Potential
urn:nbn:de:swb:ch1-200701730
ger
qucosa:18811
Es wird Anderson-Lokalisierung und starke
dynamische Lokalisierung für Quantengraphen mit
Gitterstruktur mit Multiskalenanalyse bewiesen.
Für eine weitere Klasse von Quantengraphen wird
eine lineare Wegner-Abschätzung gezeigt, woraus die
Lipschitz-Stetigkeit der integrierten Zustandsdichte
folgt.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hamilton-Operator
Mathematische Physik
Quantenmechanisches System
Quantengraphen
zufälliger Schrödinger-Operator
Helm, Mario
Stollmann, Peter
Stolz, Günter
Lenz, Daniel
Technische Universität Chemnitz
2007-10-30
2007-06-01
2007-10-30
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:39:32Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:530
openaire
Dynamical characterization of Markov processes with varying order
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900153
eng
Time-delayed actions appear as an essential component of numerous systems especially in evolution processes, natural phenomena, and particular technical applications and are associated with the existence of a memory. Under common conditions, external forces or state dependent parameters modify the length of the delay with time. Consequently, an altered dynamical behavior emerges, whose characterization is compulsory for a deeper understanding of these processes. In this thesis, the well-investigated class of time-homogeneous finite-state Markov processes is utilized to establish a variation of memory length by combining a first-order Markov chain with a memoryless Markov chain of order zero. The fluctuations induce a non-stationary process, which is accomplished for two special cases: a periodic and a random selection of the available Markov chains. For both cases, the Kolmogorov-Sinai entropy as a characteristic property is deduced analytically and compared to numerical approximations to the entropy rate of related symbolic dynamics. The convergences of per-symbol and conditional entropies are examined in order to recognize their behavior when identifying unknown processes. Additionally, the connection from Markov processes with varying memory length to hidden Markov models is illustrated enabling further analysis. Hence, the Kolmogorov-Sinai entropy of hidden Markov chains is calculated by means of Blackwell’s entropy rate involving Blackwell’s measure. These results are used to verify the previous computations.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
Entropie <Informationstheorie>
Hidden-Markov-Modell
Kolmogorov-Sinai-Entropie
Markov-Kette
Nichtstationäre Zeitreihenanalyse
Zeitverzögertes System
Blackwell's measure
symbol dynamics
varying memory length
Bauer, Michael
Technische Universität Chemnitz
2009-01-26
2008-07-01
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:41:11Z
qucosa:ubc
doc-type:lecture
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:510
openaire
Itô’s Lemma
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900979
ger
Itô’s Lemma
Ausarbeitung im Rahmen des Seminars "Finanzmathematik", SS 2009
Die Arbeiten des japanischen Mathematikers Kiyosi Itô aus den 1940er Jahren bilden heute die Grundlage der Theorie
stochastischer Integration und stochastischer Differentialgleichungen. Die Ausarbeitung beschäftigt sich mit Itô's
Kalkül, in dem zunächst das Itô-Integral bezüglich diverser Integratoren bereitgestellt wird, um sich anschließend
mit Itô's Lemma bzw. der Itô-Formel als grundlegendes Hilfsmittel stochastischer Integration zu widmen. Am Ende wird
ein kurzer Ausblick auf das Black-Scholes-Modell für zeitstetige Finanzmärkte vollzogen. Grundlage für die Ausarbeitung
ist das Buch "Risk-Neutral Valuation" von Nicholas H. Bingham und Rüdiger Kiesel.
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ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/510
ddc:510
Brownsche Bewegung
Diffusionsprozess
Finanzmathematik
Ito; Kiyoshi
Martingal
Martingaltheorie
Stochastisches Integral
Itô Formel
Itô Integral
Itô Kalkül
Itô Lemma
Mathematik
Wirtschaftsmathematik
zeitstetige Finanzmärkte
Grunert, Sandro
Technische Universität Chemnitz
2009-06-10
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2021-03-29T09:44:27Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Optical Characterisation of DNA Bases on Silicon Surfaces
urn:nbn:de:swb:ch1-200500776
eng
Im Rahmen dieser Arbeit werden DNA-Basen-Moleküle (Thymin, Cytosin, Adenin und Guanin) auf H-passivierten Si(111)-Substraten mittels theoretischer Berechnungen und optischen Spektroskopien charakterisiert. Für ein einzelnes DNA-Basen-Molekül wurden quantenchemische Berechnungen von Elektronenübergängen und vibronischen Moden durchgeführt. Zusätzlich wurden die vibronischen Eigenschaften von Metall(Ag,In)/Cytosin-Komplexen sowie die Adsorption von einzelnen Cytosin-Molekülen auf H:Si(111)-Oberflächen studiert.
Die biomolekularen Schichten von DNA-Basen wurden durch organische Molekularstrahldeposition (OMBD) im Ultrahochvakuum auf flachen und vicinalen H:Si(111)-Oberflächen hergestellt. Die Morphologie, Struktur und Kristallinität von DNA-Basen-Schichten wurden mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM), Röntgenbeugung (XRD) und Röntgenreflektometrie (XRR) charakterisiert. Die Vibrationseigenschaften von biomolekularen Schichten wurden experimentell durch Infrarotspektrokopie untersucht. Metall(Ag,In)/Cytosin/H:Si(111)-Heterostrukturen wurden mittels oberflächenverstärkter Ramanstreuung (SERS) charakterisiert. In dieser Arbeit wurden erstmals die optischen Konstanten und die dielektrischen Funktionen von dicken DNA-Basen-Schichten auf ebenen H:Si(111)-Oberflächen mittels spektroskopischer Ellipsometrie (SE) bestimmt. Ebenfalls zum ersten Mal wurden dünne biomolekulare Schichten auf vicinalen H:Si(111)-Oberflächen durch Reflektionsanisotropiespektroskopie (RAS) charakterisiert.
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ddc:500
Ellipsometrie
Grenzfläche
Infrarot-Reflexionsspektroskopie
Oberflächenverstärkter Raman-Effekt
Organisches Molekül
Rasterkraftmikroskopie
Röntgenbeugung
Ag
Biomoleküle
In
Organische Molekularstrahldeposition
Reflektionsanisotropiespektroskopie
Silaghi, Simona Dorina
Zahn, Dietrich R.T.
Hietschold, Michael
Rossow, Uwe
Technische Universität Chemnitz
2005-06-30
2005-03-02
2005-06-17
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:46:03Z
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doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
The extended Hertzian Appraoch for lateral loading
urn:nbn:de:swb:ch1-200600150
eng
Motivated by the structure of the normal surface stress of the extended Hertzian approach [1] given due to terms of the form r^2n*(a^2-r^2)^(1/2) (n=0, 2, 4, 6…) it seems attractive to evaluate the complete elastic field also for shear loadings of this form. The reason for this lays in the demand for analytical tools for the description of mixed loading conditions as they appear for example in scratch experiments.
[1] N. Schwarzer, "Elastic Surface Deformation due to Indenters with Arbitrary symmetry of revolution", J. Phys. D: Appl. Phys., 37 (2004) 2761-2772
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ddc:500
Profil <Oberfläche>
Technische Mechanik
Technische Oberfläche
Welligkeit <Technische Oberfläche>
Asperities
coatings
contact mechanics
lateral load
mixed load
rough surfaces
thin films
Schwarzer, Norbert
Technische Universität Chemnitz
2006-02-11
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2021-03-29T09:46:04Z
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doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Modelling of Contact Problems of Rough Surfaces
urn:nbn:de:swb:ch1-200600165
eng
In this paper it is shown that a completely analytical theory based on the extended Hertzian approach together with additional considerations taking into account the geometrical conditions of a curved surface provide an appropriate model for the theoretical “simulation” of a variety of asperity contact problems. This model yields relatively fast and easy to use tools for the analysing of contact problems arising in connection with rough surfaces.
In this study the results are shown on the example of a 3µm-DLC-coating on a steel substrate with asperities of about 100µm in diameter and 15µm height. It is found, that – under a general average pressure of 1GPa – the ideal asperity tip contact situation would lead to severe damage due to plastic flow within the steel substrate. On the other hand a rather conforming contact situation appears to be completely non critical.
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ddc:500
Oberfläche
Profil <Oberfläche>
Technische Mechanik
Technische Oberfläche
Welligkeit <Technische Oberfläche>
Asperities
coating
mechanical load
rough surface
surface
thin film
Schwarzer, Norbert
Technische Universität Chemnitz
2006-02-11
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:45:59Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Qualitative failure analysis on laminate structures of windsurfing boards using analytical linear elastic modelling
urn:nbn:de:swb:ch1-200600107
eng
Recently developed mathematical tools for the modelling of contact problems on thin film structures are adapted to allow the investigation of arbitrarily mixed purely isotropic and transversally isotropic laminate structures. The new tool is applied to model a variety of load problems resulting in the failure of windsurfing boards consisting of a relatively thin laminate shell and a soft polymer foam core. It is shown that local impact and distributed bending loads due to “bad landing” after high jumps or contact with parts of the sailing gear (the so called rig) especially the front part of the boom are leading to the most critical stress distributions resulting in failure. So most of the investigated boards were damaged because the rider (windsurfer) landed flat and thus produced a sudden impact force under his feet (impact defect). Other overloading occurred due to overturning of so called loop movements or the landing of the board exactly on respectively between two waves and this way producing high bending moments. Some of those typical loads are analysed in detail and the stresses occurring in the complex structure of the windsurfing boards are evaluated.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Laminat
Technische Mechanik
Analytical Modelling
Anisotropy
Fibres
Foams
Fracture
Layered Structures
Mechanical Properties
Schwarzer, Norbert
Heuer-Schwarzer, Peggy
Technische Universität Chemnitz
2006-02-07
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2021-03-29T09:46:05Z
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doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Determining intrinsic stresses in layered materials via nanoindentation – the question of in principle feasibility
urn:nbn:de:swb:ch1-200600185
eng
The paper treats the question of feasibility of measuring intrinsic thin film stresses due to nanoindentation. A variety of different methods is proposed and analysed with respect to their applicability. As this accuracy-estimation results in boundary conditions for the measurements which can not be fulfilled yet, the whole topic is considered from a purely academic point of few. With the help of a special software package [25] the following methods are considered:
1. Taking the moment of beginning plastic flow within the substrate as indictor,
2. Taking the moment of beginning plastic flow within the film as indictor,
3. Applying mixed loads (normal and lateral forces),
4. Applying the concept of the effectively shaped indenter.
While the methods 2 to 4 appear to be in principle feasible, method 1 can completely be ruled out as being of no practical use.
The mentioned software package (FilmDoctor prototype) is part of the supplemental material of this study.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Elastische Spannung / Messung
Technische Mechanik
biaxial stress
coating
indentation
intrinsic stresses
thin film
Schwarzer, Norbert
Geidel, Lars
Technische Universität Chemnitz
2006-02-15
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:46:00Z
qucosa:ubc
doc-type:Other
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
On the determination of film stress from substrate bending: STONEY´s formula and its limits
urn:nbn:de:swb:ch1-200600111
eng
The paper examines the problem of film stress applying a correct three dimensional model. The results are compared with two different forms of Stoney´s equation existing in the Litera-ture and being widely used in the determination of stresses in thin films.
It is shown theoretically that only one of the forms is based on an adequate model and yields accurate results whereas the other causes errors of about 30-40 % for typical substrate materi-als. In addition limits for the applicability of the correct Stoney equation are given.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Dünne Schicht
Technische Mechanik
Zweiachsige Spannung
Stoney
intrinsic stresses
Schwarzer, Norbert
Richter, Frank
Technische Universität Chemnitz
2006-02-08
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doc-type:Other
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:46:01Z
qucosa:ubc
doc-type:Other
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Failure analysis on laminate structures of windsurfing boards using thin film modelling techniques
urn:nbn:de:swb:ch1-200600125
eng
Within this paper recently developed mathematical tools for the modelling of contact problems on thin film structures [1] for multilayers and gradient coatings are adapted to allow the investigation of laminate structures of transversal isotropy.
Applying series approaches using Bessel and Sinus functions complete three dimensional solutions can be found for relatively complex laminate structures allowing to model quasistatic contact, impact and bending loads. Worked into a small computer program the approach can be used to model laminate structures with up to 100 different layers on an ordinary personal computer in an acceptable calculation time.
The new tool is applied to analyse a variety of load problems typically occurring in windsurfing and leading to damage of the boards consisting of a laminated shell and an polymer foam core.
[1] N. Schwarzer: „Modelling of the mechanics of thin films using analytical linear elastic approaches“, habilitation thesis of the TU-Chemnitz 2004, department “Physics of solid bodies”, http://archiv.tu-chemnitz.de/pub/2004/0077
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Laminat
Technische Mechanik
foam
impact load
light structures
windsurfing
Schwarzer, Norbert
Heuer-Schwarzer, Peggy
Technische Universität Chemnitz
2006-02-08
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doc-type:Other
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:47:54Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Die Dynamik einzelner Moleküle in eingeschränkten und gescherten Flüssigkeiten
urn:nbn:de:swb:ch1-200601549
ger
Diese Arbeit beschreibt die Untersuchung der Dynamik in eingeschränkten und gescherten
Flüssigkeitsfilmen mit Hilfe der optischen Detektion einzelner Farbstoffmoleküle.
Speziell dafür wurde ein modifizierter Surface-Forces- Apparatus konstruiert und
aufgebaut. Dieser erlaubt es, im Flüssigkeitsfilm eine Scherströmung zu erzeugen. Mit
der Analyse der Schrittweitenverteilung wird ein Werkzeug vorgestellt, welches räumlich
aufgelöst und richtungssensitiv eine Analyse für Daten des Einzelmolekültrackings erlaubt.
Angewandt auf Experimente in gescherten Flüssigkeitsfilmen ergibt sich die Möglichkeit,
die strömungsinduzierte Bewegung einzelner Moleküle von deren diffusiver Bewegung zu
unterscheiden. Für Experimente mit Tetrakis-(2-ethylhexoxy)-silane zeigt sich in der Nähe
fester Substrate (Mica, Quarz) eine deutlich verlangsamte Diffusion einzelner Farbstoffmoleküle.
Außerdem wird direkt an der Oberfäche ein Haftpotential (Tiefe etwa 600 meV ) gefunden, welches
einzelne Farbstoffmoleküle in einer dünnen Grenzschicht (Dicke etwa 5 nm) an der Oberfläche
hält, ohne deren laterale Beweglichkeit deutlich zu verringern. Dieses Verhalten lässt sich
durch die Ausbildung von Flüssigkeitsschichten entlang der festen Oberfläche erklären. Für
alle untersuchten Filmdicken und Scherraten wurde die selbe Diffusionskonstante gefunden,
welche um etwa eine Größenordnung kleiner als die Diffusionkonstante für Farbstoffmoleküle
in der Volumenflüssigkeit ist. Diese Beobachtung kann durch die in der Nähe fester Substrate
vergrößerte effektive Viskosität der Flüssigkeit erklärt werden.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Diffusion
Einzelmolekülspektroskopie
Fluoreszenz
Flüssigkeit
Mikroskopie
Scherung
Schob, Arne
Cichos, Frank
Goedel, Werner A.
Kubitschek, Ulrich
Technische Universität Chemnitz
2006-09-28
2006-05-24
2006-08-03
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:48:11Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Saturated bonds and anomalous electronic transport in transition-metal aluminides
urn:nbn:de:swb:ch1-200601769
eng
Diese Arbeit beschäftigt sich mit den besonderen elektronischen Eigenschaften der Übergangsmetall-Aluminide.
In Anlehnung an die Quasikristalle und ihre Approximanten zeigt sich, dass selbst Materialien mit kleinen Einheitszellen die gleichen überraschenden Effekte aufweisen.
So gibt es unter den Übergangsmetall-Aluminiden auch semimetallische und halbleitende Verbindungen, auch wenn sie aus klassisch-metallischen Komponenten wie Fe, Al oder Cr bestehen.
Diese Eigenschaften sind außerdem mit einem tiefen Pseudogap bzw. Gap in der Zustandsdichte und starken kovalenten Bindungen gekoppelt.
Bindungen werden im Rahmen dieser Arbeit durch zwei wesentliche Eigenschaften beschrieben.
Erstens durch die Bindungsladung und zweitens durch die energetische Auswirkung der Bindung.
Es ergibt sich, dass im Fall halbleitender Übergangsmetall-Aluminide zum einen eine Sättigung von bestimmten Bindungen, wie auch ein bindungs-antibindungs-Wechsel bei der Fermi-Energie vorliegt.
Mit der Analyse der Nahordnung in Form der sogenannten lokalen Koordinationspolyeder ist es gelungen, eine einfache Regel für Halbleiter aufzustellen, die Fünffachkoordination für Al.
Diese Regel besagt, dass Aluminium-Atome mit ihren drei Valenzelektronen nicht in der Lage sind, mehr als fünf gesättigte Bindungen zu ihren nächsten Übergangsmetall-Nachbarn aufzubauen.
In exzellenter Übereinstimmung mit den in Annahme gleichartiger Bindungen theoretisch vorhergesagten Bindungswinkel ergibt sich, dass alle binären Übergangs-Aluminid-Halbleiter für die Al-Atome die gleiche Nahordnung aufweisen.
Typische Werte für spezifische Widerstände der untersuchten Materialien bei Raumtemperatur liegen im Bereich von einigen 100µOhm cm, was weit größer ist als einige 10µOhm cm wie im Fall der unlegierten Metalle.
Überraschend ist außerdem eine hohe Transportanisotropie mit einem Verhältnis der spezifischen Widerstände bis zu 3.0.
Eine wesentliche Errungenschaft der Arbeit kann in der Verknüpfung der Eigenschaft des elektronischen Transports und der Bindungseigenschaften gesehen werden.
Die geringen Leitfähigkeiten konnten durch geringe Werte in der Zustandsdichte (DOS) und einem bei gleicher Energie stattfindenden bindungs-antibindungs-Wechsel erklärt werden.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Aluminide
Aluminium-Aluminium-Bindung
Atombindung
Bindungsenergie
Bindungsfähigkeit
LMTO-Methode
Orbitalsymmetrie
Transport
Übergangsmetall
Übergangsmetallatom
Übergangsmetalllegierung
Crystal Orbital Hamiltonian Population (COHP)
Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO)
Schmidt, Torsten
Solbrig, Heinrich
Schreiber, Michael
Böttger, Harald
Technische Universität Chemnitz
2006-09-22
2005-10-01
2006-01-10
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:48:14Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Spectroscopy of Occupied and Unoccupied States in Bio-Molecular Layers
urn:nbn:de:swb:ch1-200601795
eng
The present thesis investigates the electronic and
structural properties of adenine, cytosine, and
guanine layers on hydrogen passivated silicon
(111)(7x7). The (7x7) reconstruction of the silicon
surface was achieved by direct current heating of
the samples in UHV conditions. After in situ
hydrogen passivation layers of the DNA bases were
prepared in different thicknesses by means of
organic molecular beam deposition, all samples
were characterized employing valence band and
core level photoemission spectroscopy. Additionally
the near edge x-ray absorption fine structure of
the DNA base layers was investigated. A detailed and consistent picture of structural and electronic properties of the nucleotide bases in
the solid state could be developed by comparison
of measurements and DFT/B3LYP
calculations.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
NEXAFS
Photoemission
DNA base
adenine
core level
cytosine
guanine
molecular orientation
valence band
Seifert, Stefan
Gavrila, Gianina N.
Zahn, Dietrich R.T.
Häussler, Peter
Technische Universität Chemnitz
2006-09-27
2005-10-30
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doc-type:masterThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:48:27Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
openaire
Geometric processing of CAD data and meshes as input of integral equation solvers
urn:nbn:de:swb:ch1-200601972
eng
Among the presently known numerical solvers of integral equations, two main
categories of approaches can be traced: mesh-free approaches, mesh-based approaches.
We will propose some techniques to process geometric data so that they can
be efficiently used in subsequent numerical treatments of integral equations. In
order to prepare geometric information so that the above two approaches can be
automatically applied, we need the following items:
(1) Splitting a given surface into several four-sided patches,
(2) Generating a diffeomorphism from the unit square to a foursided patch,
(3) Generating a mesh M on a given surface,
(4) Patching of a given triangulation.
In order to have a splitting, we need to approximate the surfaces
first by polygonal regions. We use afterwards quadrangulation techniques by
removing quadrilaterals repeatedly. We will generate the diffeomorphisms by
means of transfinite interpolations of Coons and Gordon types.
The generation of a mesh M from a piecewise Riemannian surface will use some
generalized Delaunay techniques in which the mesh size will be determined with
the help of the Laplace-Beltrami operator.
We will describe our experiences with the IGES format because of two reasons.
First, most of our implementations have been done with it. Next, some of the
proposed methodologies assume that the curve and surface representations are
similar to those of IGES.
Patching a mesh consists in approximating or interpolating it by a set of practical
surfaces such as B-spline patches. That approach proves useful when we want to
utilize a mesh-free integral equation solver but the input geometry is represented
as a mesh.
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
B-Spline
CAD
Diffeomorphismus
Gittererzeugung
IGES
Integralgleichung
Mannigfaltigkeit
Viereck
Coons
Foursided decomposition
Mesh-free
Quadrangulation
Transfinite Interpolation
Wavelet-Galerkin
Randrianarivony, Maharavo
Brunnett, Guido
Brunnett, G.
Hagen, H.
Schneider, R.
Technische Universität Chemnitz
2006-11-23
2006-06-25
2006-09-30
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:48:36Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Generalized convolution operators and asymptotic spectral theory
urn:nbn:de:swb:ch1-200602061
eng
The dissertation contributes to the further advancement of the theory of various classes of discrete and continuous (integral) convolution operators. The thesis is devoted to the study of sequences of matrices or operators which are built up in special ways from generalized discrete or continuous convolution operators. The generating functions depend on three variables and this leads to considerably more complicated approximation sequences. The aim was to obtain for each case a result analogous to the first Szegö limit theorem providing the first order asymptotic formula for the spectra of regular convolutions.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Banach-Algebra
Faltungsoperator
Toeplitz-Operator
Grenzwertsatz von Szegö
Spektraltheorie
Zabroda, Olga Nikolaievna
Silbermann, Bernd
Ehrhardt, Torsten
Grudsky, Sergei
Technische Universität Chemnitz
2006-12-14
2006-06-29
2006-12-11
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:48:45Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Effects of different perturbative methods of the system-bath coupling on the reduced system dynamics
urn:nbn:de:swb:ch1-200700078
eng
Diese Dissertation befasst sich mit der numerischen Behandlung dissipativer
quantenmechanischer Prozesse im Rahmen der reduzierten Dichtematrix-Theorie.
Zunächst werden Elektronen-Transferprozesse mit Hilfe einer hierarchischen Methode
zur Lösung der Bewegungsgleichung der System-Dichtematrix untersucht. Hier
liegt der Fokus auf der Untersuchung des Konvergenzverhaltens der Hierarchie mit
der Anzahl der berücksichtigten Ebenen bei unterschiedlichen Abbruchverfahren. Es
wird gezeigt, dass die Konvergenz stark von der Abbruchmethode und der Observablen
abhängt.
Weiterhin wird das lineare Absorptionsspektrum des B850 Pigment-Rings von
Rhodispirillum molischianum mit verschiedenen Methoden zur Berücksichtigung der
Effekte eines angekoppelten Bades berechnet. Diese Methoden basieren auf störungstheoretischen
Ansätzen in der System-Bad-Kopplung. Es gelang unter Verwendung
der modifizierten Redfield Theorie (MRT) einen Ausdruck für das Absorptionsspektrum
herzuleiten. Bei der MRT werden Teile der System-Bad-Wechselwirkung exakt
behandelt. Diese Methode wird in zwei Varianten diskutiert und anderen Methoden
gegenübergestellt. Modellrechnungen werden für verschiedene Spektraldichten
angefertigt, darunter eine, die aus einer Molekulardynamik(MD)- Simulation stammt.
Ebenso wird der Einfluss statischer Unordnung der Pigment-Energien auf die Form
des Absorptionsspektrums diskutiert. Dazu werden Spektren sowohl einer einzelnen
Realisierung als auch des Ensembles dargestellt. Im Falle der Spektraldichte aus der
MD-Simulation werden die Ensemble-Spektren zusätzlich mit experimentellen Daten
verglichen. Weiterhin wird eine Rechnung mit der Hierarchie zum Spektrum des B850
Rings und weitere zur Populationsdynamik eines kleineren Systems diskutiert und
mit Ergebnissen aus der MRT verglichen.
Außerdem wird eine Methode zur stochastischen Propagation von mehrdimensionalen
Wellenfunktionen entwickelt. Mit Hilfe von Sprung- Prozessen gelingt es die Freiheitsgrade
des Systems zu entkoppeln, sodass mehrere eindimensionale Wellenfunktionen
stochastisch propagiert werden können. Die exakte Wellenfunktion kann so
als Ensemblemittel von Produkten eindimensionaler stochastischer Wellenfunktionen
beschrieben werden.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Absorptionsspektrum
Dichtematrix
Dissipatives System
Elektronentransfer
Photosystem II
Störungstheorie
Wellenfunktion
Exzitonentransfer, B850, Stochastische Wellenfunktion
Schröder, Markus
Schreiber, Michael
Hoffmann, Karl Heinz
Renger, Thomas
Technische Universität Chemnitz
2007-01-18
2006-10-18
2006-12-18
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2021-03-29T09:48:52Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Invertibility of a Class of Toeplitz Operators over the Half Plane
urn:nbn:de:swb:ch1-200700157
eng
This dissertation is concerned with invertibility and
one-sided invertibility of Toeplitz operators
over the half plane whose generating functions
admit homogenous discontinuities, and with
stability of their pseudo finite sections.
The invertibility criterium is given in terms
of invertibility of a family of one
dimensional Toeplitz operators with piecewise
continuous generating functions. The one-sided
invertibility criterium is given it terms of
constraints on the partial indices of certain
Toeplitz operator valued function.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Banach-Algebra
Faltungsoperator
Halbraum
Stabilität
Toeplitz-Operator
Toeplitz operator over the half plane
approximate identities
convolution operator
homogenous discontinuities
Vasilyev, Vladimir
Silbermann, Bernd
Rabinovich, Vladimir
Speck, Frank-Olme
Technische Universität Chemnitz
2007-02-07
2006-09-28
2006-09-28
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2021-03-29T09:49:00Z
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ddc:500
openaire
Unterraum-CG-Techniken zur Bearbeitung von Kontaktproblemen
urn:nbn:de:swb:ch1-200700279
ger
Der Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung spezieller Lösungsmethoden
zum Problem des Kontaktes eines elastischen Körpers mit einem festen Hindernis
sowie des Kontaktes zweier elastischer Körper miteinander.
Grundlage der Betrachtungen ist dabei ein Lösungsverfahren,
das auf Unterraum-CG-Techniken beruht.
Die zu Grunde liegende partielle Differentialgleichung zur Modellierung
der Verformung eines elastischen Körpers ist die Lame-Gleichung.
Aufbauend auf dieser Gleichung wird das Problem des Kontaktes in
einer neuen Formulierung, die auch große Verformungen zuläßt, betrachtet.
Um diese Probleme mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode numerisch lösen zu können,
erfolgt die Betrachtung der üblichen Variationsformulierung mit Hilfe
von Variationsungleichungen sowie die Angabe einer alternativen Formulierung,
die auf einer Variationsgleichung beruht.
Zur Konstruktion eines effektiven Lösungsalgorithmus werden die Problematiken der a-posteriori
Fehlerschätzung, Voraussetzungen an Vernetzungen sowie moderner Lösungsmethoden
zum Auflösen des Finiten-Elemente-Gleichungssystems betrachtet.
Um die aus dem Kontaktproblem resultierenden Restriktionen zu erfüllen, wird die Klasse der
Unterraum-CG-Verfahren einführend betrachtet und es wird die Anpassung
dieser Verfahren auf die betrachteten Probleme vorgestellt.
Die für derartige Lösungsmethoden verwendeten Projektoren werden formuliert und es werden verschiedene
Formulierungen dieser Projektoren in Bezug auf Effektivität der Implementierung
sowie Speicheraufwand miteinander verglichen.
Es wird auf einige verschiedene Möglichkeiten der Beschreibung von Hindernissen
sowie des Kontaktproblems zweier elastischer Körper miteinander eingegangen
und es werden Referenzimplementierungen zu diesen Problemen angegeben.
Zu den implementierten Projektoren werden Beispielrechnungen am Ende der jeweiligen Abschnitte
vorgestellt sowie die Rechenzeiten und Konvergenzverhalten restringierter und unrestringierter
Elastizitätsprobleme verglichen. Es zeigt sich dabei der Vorteil der entwickelten Verfahren in einem
vergleichbaren numerischen Aufwand zwischen restringierten und unrestringierten Problemen bei
einer übersichtlichen Implementierbarkeit und guter Stabilität.
Die Problemklasse von Restriktionen im Inneren des betrachteten Gebietes wird anhand des Clinch-Problems
formuliert, und die zur Lösung derartiger Probleme verwendeten Projektoren betrachtet.
Die Referenzimplementierung aller vorgestellen Algorithmen und Projektoren
erfolgt dabei in einem adaptiven 2D-FEM-Programm, welches
innerhalb des DFG-Sonderforschungsbereichs 393
"Parallele Numerische Simulation für Physik und Kontinuumsmechanik"
entstanden ist.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Elastizitätstheorie
Finite-Elemente-Methode
Adaptive FEM
Clinch-Problem
Kontaktprobleme
Projektionsmethoden
Restriktionen
Unterraum-CG-Techniken
Zweikörperkontaktproblem
Unger, Roman
Meyer, Arnd
Tobiska, Lutz
Jung, Michael
Technische Universität Chemnitz
2007-02-28
2006-11-06
2007-02-23
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2021-03-29T09:49:42Z
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openaire
Dresdner Arbeitstagung Schaltungs- und Systementwurf: 8.-9. Mai 2007
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
978-3-940046-28-4
ger
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-111676
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qucosa:18741
qucosa:18730
qucosa:18742
qucosa:18731
qucosa:18732
qucosa:18743
Die jedes Frühjahr stattfindende »Dresdner Arbeitstagung Schaltungs- und Systementwurf« wird traditionell vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen, Institutsteil Entwurfsautomatisierung (EAS) und vom Sächsischen Arbeitskreis Informationstechnik des VDE Bezirksvereins Dresden ausgerichtet.
Die Arbeitstagung hat bereits eine über 30-jährige Tradition und wird von Wissenschaftlern aus Forschungsinstituten und Ingenieuren aus der Industrie für einen regen fachlichen Austausch genutzt. Gegenstand der Tagung sind aktuelle Ergebnisse und neue Erkenntnisse aus Forschung und Entwicklung sowie Erfahrungsberichte und Problemdiskussionen auf dem Gebiet des Entwurfs analoger, digitaler und hybrider Systeme. Das Tagungsprogramm bietet den Teilnehmern wieder interessante Beiträge über neue Lösungen zum Entwurf komplexer Schaltungen und Systeme, die auch Themen wie Rekonfigurierbarkeit, Architekturen, Performance,
Hardware-Software, Test und Optimierung behandeln.
Begleitend zur Tagung wird von der Firma Mentor Graphics ein Workshop zum Thema »Advanced Verification Methodology« angeboten. Hier werden an einem Beispiel die Vorteile der zukünftigen Design Verifikation mit System Verilog und Assertions erläutert.
Der vorliegende Tagungsband enthält die Langfassungen der Beiträge, für deren Form und Inhalt die Autoren verantwortlich sind. Als Veranstalter bedanken wir uns bei den Autoren für die Bereitstellung dieser Beiträge, die als Grundlage für die fachlichen Diskussionen dienen, und bei den Teilnehmern für ihr Interesse an unserer Arbeitstagung.
Architektur, Aufsatzsammlung, Entwurf analoger Systeme, Entwurf digitaler Systeme, Entwurf hybrider Systeme, Hardware-Software-Design, Optimierung, Performance, Rekonfigurierbarkeit, Test
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Informatik; Schaltungsentwurf; Systementwurf; Technische Informatik
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Informatik, Professur Technische Informatik
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen, Institutsteil Entwurfsautomatisierung
TUDpress
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2007-06-11
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2021-03-29T09:49:43Z
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ddc:500
openaire
Entwurf eines Systems zur Positionsbestimmung auf Basis von Entfernungsmessungen zu Referenzpunkten
urn:nbn:de:swb:ch1-200700822
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Im Rahmen der Arbeiten wurde ein
Algorithmus zur initialen Bestimmung und Verfolgung der
Position von mobilen Netzwerkknoten erarbeitet und implementiert.
Das Verfahren basiert auf Entfernungsinformationen
zwischen mobilen und ortsfesten Knoten. Es wird
ein zweistufiger Ansatz verfolgt. In einem ersten Schritt
wird die Position des zu lokalisierendenKnotens durch mindestens
drei (2D) bzw. vier (3D) Entfernungswerte zu Knotenmit
bekannter Position, sogenannten Anker-Knoten, bestimmt.
Auf Basis dieser Position erfolgt im zweiten Schritt
die Verfolgung des mobilen Knotens mittels Kalmanfilter.
Der Algorithmus wurdemit Hilfe eines Netzwerksimulators
in einem realen Kommunikationsszenario verifiziert.
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ddc:004
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ddc:500
Sensorsystem
Systementwurf
Distanzen zwischen Knoten
drahtlose Sensornetze
funkbasierte Prositionsbestimmung
mobile Netzwerkknoten
Froß, Daniel
Rößler, Marco
Heinkel, Ulrich
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:46Z
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ddc:500
openaire
Rekonfigurierbare DSP-Datenpfaderweiterungen für energieeffiziente, eingebettete Prozessorkerne
urn:nbn:de:swb:ch1-200700845
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Die Steigerung der Verarbeitungsleistung eingebetteter Mikroprozessoren gewinnt insbesondere durch zunehmende Bedeutung audiovisueller Datenverarbeitung in Verbindung mit drahtloser Kommunikation ständig an Bedeutung. Die notwendige Performance ist jedoch durch Anwendung klassischer Techniken des Prozessorentwurfs (Pipelining, Superskalarität) nur teilweise erreichbar. In unserem Beitrag möchten wir aufzeigen, daß die erforderliche Verarbeitungsleistung durch den Einsatz dynamisch rekonfigurierbarer Datenpfade bei gleichzeitig erhöhtem Flexibilitätsgrad erreicht werden kann. Anhand von quantitativen Untersuchungen zu Chipflächen und Leistungsbedarf einer 0,18µm CMOS-Standardzellenrealisierung der ARRIVE Architektur- Fallstudie wird ersichtlich, daß durch Einsatz eines einfachen RISC Mikroprozessors erweitert um einen rekonfigurierbaren DSP-Datenpfad eine gute Ausnutzung der vorhandenen Applikationsparallelität verbunden mit einem deutlichem Performancegewinn bei gleichzeitig geringem Chipflächen- und Leistungsbedarf erreichbar ist. Als Quelle des ermittelten und dargestellten Leistungsbedarfs dient dabei eine basierend auf repräsentativen DSP Benchmark-Algorithmen durchgeführte Power-Simulation des Chip-Layouts.
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ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Eingebettetes System
Technische Informatik
ARRIVE-Architekture
Eingebettete Mikroprozessoren
Verarbeitugsleistung
dynamisch rekonfigurierbare Datenpfade
Köhler, Stefan
Schirok, Jan
Spallek, Rainer G.
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:44Z
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ddc:004
ddc:500
openaire
Kompatibilitätsanalyse dynamischen Verhaltens von integrierten Automobil-Steuergeräten
urn:nbn:de:swb:ch1-200700830
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
In Premium-Fahrzeugen werden derzeit ca. 60-70
Steuergeräte (SG) verbaut. Steuergeräte sind
„eingebettete Systeme“ und stellen die zentralen
Rechen- und Steuereinheiten für die elektrischen
und elektronischen Systeme im Fahrzeug dar. Mit
Hilfe der Steuergeräte, die über Bus-Systeme (z.B.
CAN-Bus) miteinander vernetzt sind, können
komplexe Funktionen realisiert werden. Das Motor-
Steuergerät ist eines der bekanntesten.
Der steigende Innovationsgrad im Elektrik- / Elektronik-
Umfeld zwingt die Autohersteller, in immer
kürzeren Zeitabständen, neue Steuergeräte mit
höherer Rechenleistung und neuen Funktionen zu
entwickeln. Aufgrund der steigenden Anzahl von
Steuergeräten, spielt deren Rückwärtskompatibilität
eine immer wichtigere Rolle.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Message sequence chart
Technische Informatik
Kompatibilitätsanalyse dynamischen Verhaltens
MSC-Transformation in Automaten
MSC-Vergleichsmethode
Rückwärtskompatibilität von Steuergeräten
Glockner, Matthias
Hardt, Wolfram
Fuchs, Maximilian
Macht, Michael
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:47Z
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ddc:500
openaire
Analyse von Corner Cases und funktionaler Abdeckung auf Basis von Entscheidungsdiagrammen
urn:nbn:de:swb:ch1-200700858
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Ein stetig wachsender Anteil des Aufwands
zum Entwurf digitaler Schaltungen entfällt auf die
funktionale Verifikation. Der Verifikationsraum als Menge aller
möglichen Kombinationen von Attributen einer Komponente,
d. h. der Parameter und Eingangsdaten, ist oftmals sehr groß,
wodurch die Verifikation aller Kombinationen unpraktikabel
wird. Deshalb verwenden moderne Methoden der funktionalen
Verifikation die zufallsgesteuerte Erzeugung von Stimuli in
Verbindung mit manuell definierten Spezialfällen, sog. Corner
Cases, um eine möglichst hohe funktionale Abdeckung in der
angestrebten Verteilung zu erzielen. Als großer Nachteil diese
Ansätze führen steigende Abdeckungsanforderungen zu exponentiell
ansteigenden Laufzeiten. Um diesen Nachteil auszugleichen,
wurden Generatoren propagiert, die nur solche Kombinationen
erzeugen, die nicht bereits abgedeckt worden sind. Leider
können die dabei verwendeten Verfahren das Problem nicht
zufriedenstellend lösen, da auch sie im Allgemeinen zufällige
Kombinationen erzeugen, um in einem zweiten Schritt zu prüfen,
ob diese bereits abgedeckt sind. Im vorliegenden Beitrag werden
Entscheidungsdiagramme zur Repräsentation aller zulässigen
Kombinationen innerhalb des Verifikationsraums verwendet. Mit
Hilfe dieses analytischen Modells kann jede beliebige Anzahl
von Kombinationen in linearer Zeit erzeugt werden. Wird die
vorgestellte Methode auf die Zufallserzeugung zur funktionalen
Verifikation angewendet, kann diese um Größenordnungen beschleunigt
werden.
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ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Schaltungsentwurf
Systementwurf
Entscheidungsdiagramme
Entwurf digitaler Schaltungen
funktionale Verifikation
zulässige Kombinationen
Langer, Jan
Heinkel, Ulrich
Jerinic´, Vasco
Müller, Dietmar
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:47Z
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ddc:004
ddc:500
openaire
Fehlerinjektionstechniken in SystemC-Beschreibungen mit Gate- und Switch-Level Verhalten
urn:nbn:de:swb:ch1-200700865
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Zur Beschreibung elektronischer Systeme hat SystemC inzwischen eine festen Platz in der
Entwurfslandschaft gefunden. Ein wesentlicher Vorteil eines SystemC-Modells ist die bereits
vorhandene Möglichkeit einer Simulation. Neben der rein funktionalen Simulation zur
Entwurfsvalidierung ergeben sich für eine Simulation mit injizierten Fehlern zusätzliche
Herausforderungen. In dieser Arbeit werden diverse Techniken zur Fehlerinjektion in SystemC
vorgestellt. Einige vergleichende Experimente helfen diese Techniken zu bewerten. Anschließend
werden einige Modelle präsentiert, die es gestatten, SystemC auch auf niederen Ebenen des
Hardwareentwurfs einzusetzen. Mit den vorgeschlagenen Methoden eröffnet sich hiermit die
Möglichkeit einer genauen Untersuchung zur Auswirkung von Hardwarefehlern in digitalen
Schaltungen mit Hilfe von SystemC.
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ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Spezifikation
Systementwurf
Fehlerinjektion
SystemC
Untersuchung von Hardwarefehlern
digitale Schaltungen
Misera, Silvio
Sieber, Andre´
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:50Z
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ddc:004
ddc:500
openaire
Möglichkeiten und Grebzen der automatischen SBST Generierung für einfache Prozessoren - Fallstudie des Testprozessors T5016tp
urn:nbn:de:swb:ch1-200700884
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Software-basierte Selbsttest (SBST) Konzepte
für Prozessoren werden zunehmend interessant
nicht nur durch die At-Speed Test Problematik.
Auch bezüglich Stromaufnahme und Testzeit
bietet dieses Testkonzept gegenüber dem
Standard Verfahren wie etwa Scan-Test
Vorteile. Als grundsätzlich problematisch ist
die Erzeugung solcher software-basierten
Testroutinen anzusehen, da bislang kein
geeigneter einheitlicher Entwurfsprozess
vorliegt.
Deshalb wurde exemplarisch für einen
einfachen 16-bit Prozessorkern sowohl eine
manuelle rein funktional erstellte SBST und
eine automatisch generierte auf
Strukturinformationen basierende SBST
untersucht um die Möglichkeiten und Grenzen
eines solchen Ansatzes aufzuzeigen.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Prozessor
Schaltungsentwurf
Entwurf von Testroutinen
Software-basierte Selbsttest (SBST)
automatisch generierte SBST
funktionale SBST
Galke, C.
Koal, T.
Vierhaus, H.T.
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:51Z
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ddc:004
ddc:500
openaire
Kostenmodellierung mit SystemC/System-AMS
urn:nbn:de:swb:ch1-200700902
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
In diesem Beitrag wird eine Methode zur Beschreibung von Kostenfaktoren und deren Verknüpfung
über Hierarchiegrenzen hinweg dargestellt. Sie eignet sich sowohl für rein digitale Systeme mit Softwareanteilen
als auch für gemischt analog/digitale Systeme. Damit ist sie im Hardware-Software Codesign
und im Analog-Digital Codesign zum Vergleich verschiedener Systemkompositionen anwendbar.
Die Implementierung mit C++ ermöglicht neben einer Nutzung mit digitalem SystemC auch den Einsatz
mit der analogen SystemC-Erweiterung SystemC-AMS und vereinfacht die Nutzung gegenüber
einer vorhandenen VHDL-Implementierung. Als Anwendungsbeispiel fungieren Komponenten eines
Systems zur Inertialnavigation.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
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ddc:500
Mikrosystemtechnik
Systementwurf
Analog/Digital-Design
Hardware/Software- Codesign
Inertialnavigation
SystemC/System-AMS
Markert, Erik
Wang, Hailu
Herrmann, Göran
Heinkel, Ulrich
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:52Z
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ddc:500
openaire
Simulation and Analysis of Analog Circuit and PCM (Process Control Monitor) Test Structures in Circuit Design
urn:nbn:de:swb:ch1-200700919
eng
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
PCM test structures are commonly used to check the produced wafers from the standpoint of the technologist. In general
these structures are managed inside the FAB and are focused on standard device properties. Hence their development and
analysis is not driven by analog circuit blocks, which are sensitive or often used. Especially for DFM/Y of analog circuits
the correlation between design and technology has to be defined. The knowledge of electrical behavior of test structures
helps to improve the designer's sensitivity to technological questions.
This paper presents a method to bring the PCM methodology into the analog circuit design to improve design performance,
yield estimation and technology correlation. We show how both analog circuit and PCM blocks can be simulated and
analyzed in the design phase.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Mikrosystemtechnik
Schaltungsentwurf
Analog circuit design
Process Control Monitor (PCM) methodology
Statistical Process Control
Wafer fabrication (FAB)
Sobe, Udo
Rooch, Karl-Heinz
Mörtl, Dietmar
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A18733
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https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A18733/attachment/ATT-1/
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2021-03-29T09:49:52Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Modellierung eines wafer-scale Systems für pulsgekoppelte neuronale Netze
urn:nbn:de:swb:ch1-200700924
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Beim Aufbau von konfigurierbaren wafer-scale Systemen für pulsgekoppelte neuronale Netze werden hohe Anforderungen an die Kommunikation
zwischen einzelnen Komponenten gestellt. Zur Unterstützung des Hardwareentwurfs, aber auch um die parallele Entwicklung der Software zu ermöglichen,
können Simulationsmodelle verwendet werden. Der Aufbau der Architektur und die Implementierung als SystemC-Modell werden beschrieben.
Aus der Simulation sind Rückschlüsse auf die Architektur möglich, es ergeben sich aber auch Anforderungen an die zu entwickelnde Softwareumgebung.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hardwareentwurf
Systementwurf
Kommunikation
Simulationsmodell
SystemC-Modell
konfigurierbare wafer-scale Systeme
Scholze, Stefan
Ehrlich, Matthias
Schüffny, Rene´
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:53Z
qucosa:ubc
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open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Fehlerhärtung und Fehlertoleranz für Flip-Flops und Scan-Path-Elemente
urn:nbn:de:swb:ch1-200700937
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Mit sinkenden Strukturgrößen in der Mikroelektronik steigt die Wahrscheinlichkeit für transiente Störeffekte durch elektromagnetische Kopplung und durch Partikel-Strahlung an. Damit wird die gezielte Härtung kritischer Schaltungsteile oder die Implementierung von Fehlertoleranz-Eigenschaften notwendig. Speicherzellen, Latches und Flip-Flops gelten als besonders gefährdet. Fehlertolerant aufgebaute Latches und Flip-Flops benötigen stets mehrere Speicherelemente. Damit liegt die Möglichkeit nahe, Scan-Pfad-Elemente aufzubauen, die auch dynamische Tests unterstützen können.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Schaltungsentwurf
Technische Informatik
Dynamische Tests
Fehlertolerante Strukturen
Scan-Path Elemente
Transiente Fehlertypen
Kothe, R.
Vierhaus, H.T.
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:49Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Graphentheoretischer Ansatz zur Initialdimensionierung analoger Schaltungen
urn:nbn:de:swb:ch1-200700872
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Beim analogen Schaltungsentwurf werden zur Dimensionierung der Bauelemente Optimierungstools
eingesetzt, um eine optimale Performance und maximale Robustheit zu erreichen.
Beginnend mit einer Anfangslösung berechnen diese Tools iterativ bessere Lösungen. Dabei
kann eine gute Anfangslösung die Rechenzeit stark verkürzen und den Optimierungserfolg
verbessern. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Optimierung wesentlich leichter zu beherrschen
ist, wenn an den Bauelementen bestimmte DC-Bedingungen (Constraints) erfüllt
sind. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie durch graphentheoretische Ansätze die optimalen
Knotenspannungen und Zweigströme mit geringem Rechenaufwand ermittelt werden und
daraus die Dimensionierung der Bauelemente als gute Startlösung für Optimierungstools
berechnet wird.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Analoges System
Schaltungsentwurf
Dimensionierung von Bauelementen
Graphentheorie
Optimierungstool
analoger Schaltungsentwurf
Boos, Volker
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:49:54Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Hardware/Software Co-Verification Using the SystemVerilog DPI
urn:nbn:de:swb:ch1-200700941
eng
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
During the design and verification of the Hyperstone S5 flash memory controller, we
developed a highly effective way to use the SystemVerilog direct programming interface
(DPI) to integrate an instruction set simulator (ISS) and a software debugger in logic
simulation. The processor simulation was performed by the ISS, while all other hardware
components were simulated in the logic simulator. The ISS integration allowed us to filter
many of the bus accesses out of the logic simulation, accelerating runtime drastically. The
software debugger integration freed both hardware and software engineers to work in their
chosen development environments. Other benefits of this approach include testing and
integrating code earlier in the design cycle and more easily reproducing, in simulation,
problems found in FPGA prototypes.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Systementwurf
Verifikation
Hardware/Software-Co simulation
Hyperstone S5 Flash memory controller
System Verilog direct programming interface
logic simulation
Freitas, Arthur
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:49:58Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Implementation von Architekturkonzepten für HW-Agentensysteme
urn:nbn:de:swb:ch1-200700985
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Anforderungen an zukünftige diensterbringende Systeme
sind vor allem Flexibilität, Anpassungsfähigkeit
und Ausfallsicherheit. Eine aus der Software- (SW)
Technologie bekannte Technik zur Umsetzung solcher
Anforderungen für diensterbringende Systeme ist die
Agenten-Technologie. Ziel des Beitrages ist es, Eigenschaften
der SW-Agentensysteme in Hardware (HW)
umzusetzen. Für die als HW-Agentensysteme bezeichneten
diensterbringenden Systeme werden Architekturkonzepte,
deren Bereitstellung und Implementationsvarianten
beschrieben.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Mikroprozessor
Systementwurf
A8M-Microprozessorkern
Hardware-Agentenarchitekturkonzept
Hardware-Agentensysteme
diensterbringende Systeme
Schneider, J.
Naggatz, N.
Schmutzler, T.
Spallek, Rainer G.
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-11
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2021-03-29T09:49:55Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Interconnection Optimization for Dataflow Architectures
urn:nbn:de:swb:ch1-200700950
eng
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
In this paper we present a dataflow processor
architecture based on [1], which is driven by controlflow
generated tokens. We will show the special properties of
this architecture with regard to scalability, extensibility,
and parallelism. In this context we outline the application
scope and compare our approach with related work.
Advantages and disadvantages will be discussed and we
suggest solutions to solve the disadvantages. Finally an
example of the implementation of this architecture will be
given and we have a look at further developments.
We believe the features of this basic approach predestines
the architecture especially for embedded systems and
system on chips.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Eingebettetes System
Systementwurf
Chaining methods
Controlflow driven Dataflow architecture
adjustment datapaths to FPGA-structures
embedded systems
Moser, Nico
Gremzow, Carsten
Menge, Matthias
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:58Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Zeitbeschränkte Ablaufplanung mit Neuronalen Netzen für Geclusterte VLIW-Prozessoren
urn:nbn:de:swb:ch1-200700997
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Es wird ein Ansatz zur zeitbeschränkten
Ablaufplanung für VLIW-Prozessoren
mit neuronalen Netzen vorgestellt. Bestehende Arbeiten
werden dahingehend erweitert, dass der Datenpfad
des Prozessors über heterogene funktionale
Einheiten verfügen und geclustert sein darf. Es werden
zwei Varianten zur Lösung des Problems angegeben,
deren Qualität mit einem heuristischen
Ansatz verglichen wird und Schlussfolgerungen bezüglich
der Nutzbarkeit neuronaler Netze gezogen.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Eingebettetes System
Prozessor
Datenpfaderweiterung des Prozessors
Optimierungsproblem auf Basisblockebene
VLIW-Prozessoren
zeitbeschränkte Ablaufplanung
Scholz, Sebastian
Schölzel, Mario
Bachmann, Peter
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-11
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2021-03-29T09:49:56Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
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ddc:004
ddc:500
openaire
Ethernet-basierte dynamisch partielle Rekonfiguration in Netzwerken
urn:nbn:de:swb:ch1-200700961
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Die Entwicklung von Telekommunikationsnetzwerken unterliegt einer Reihe von Herausforderungen.
Hohe Komplexität, hohe Bandbreite mit veränderlichen Anforderungen, kurze Entwicklungszyklen und
sich ständig ändernde Marktanforderungen sind verbunden mit sich immer schneller ändernden Standards.
Daraus resultieren hohe Risiken für die Entwicklung von Kommunikationslösungen. Die Kombination
von rekonfigurierbaren und ASIC-Technologien bietet eine Möglichkeit, die Vorteile der ASICTechnologie
weitestgehend zu erhalten und dem Risiko von Standardänderungen und Designfehlern zu
begegnen. Dieser Beitrag stellt anhand eines Ethernet-verarbeitenden SoC eine Möglichkeit vor, paketorientierte
Netzwerkknoten hinsichtlich zukünftiger Änderungen flexibel zu implementieren. Der Netzwerkknoten
kann über spezielle Ethernet-Pakete rekonfiguriert und somit an geänderte Anforderungen
angepasst werden.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Rekonfiguration
Systementwurf
Backbone-Kommunikationskomponenten
Ethernet-verarbeitender SystemonChip (SoC)
Kommuniaktionssysteme
Rekonfigurierung von paketorientierten Netzwerkknoten
Proß, Uwe
Goller, Sebastian
Schneider, Axel
Knäblein, Joachim
Müller, Bernd
Putsche, Marcel
Heinkel, Ulrich
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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2021-03-29T09:49:59Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Analyse von Test-Pattern für SoC Multiprozessortest und -debugging mittels Test Access Port (JTAG)
urn:nbn:de:swb:ch1-200701007
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Bei der Entwickelung von System-on-Chip (SoC) Debuggern ist es leider hinreichend oft erforderlich
den Debugger selbst auf mögliche Fehler zu untersuchen. Da alle ernstzunehmenden Debugger
konstruktionsbedingt selbst ein eingebettetes System darstellen, erwächst die Notwendigkeit
eine einfache und sicher kontrollierbare Diagnose-Hardware zu entwerfen, welche den Zugang
zur Funktionsweise des Debuggers über seine Ausgänge erschließt.
Derzeitig ist der Test Access Port (TAP nach IEEE 1149.1-Standard) für viele Integratoren die
Grundlage für den Zugriff auf ihre instanzierte Hardware. Selbst in forschungsorientierten Multi-
Core System-on-Chip Architekturen wie dem ARM11MP der Firma ARM wird dieses Verfahren
noch immer eingesetzt.
In unserem Beitrag möchten wir ein Spezialwerkzeug zur Analyse des TAPKommunikationsprotokolles
vorstellen, welches den Einsatz teurer Analysetechnik (Logik-
Analysatoren) unnötig werden lässt und darüber hinaus eine komfortable, weitergehende
Unterstützung für Multi-Core-Systeme bietet.
Aufbauend auf der Problematik der Abtastung und Erfassung der Signalzustände am TAP
mittels FPGA wird auf die verschiedenen Visualisierungs- und Analyseaspekte der TAPProtokollphasen
in einer Multi-Core-Prozessor-Zielsystemumgebung eingegangen.
Die hier vorgestellte Lösung ist im Rahmen eines FuE-Verbundprojektes enstanden. Das Vorhaben
wird im Rahmen der Technologieförderung mit Mitteln des Europäischen Fonds für regionale
Entwicklung (EFRE) 2000-2006 und mit Mitteln des Freistaates Sachsen gefördert.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Eingebettetes System
Kommunikationsprotokoll
Analyse des TAP-Kommunikationsprotokolls
Multi-Core-Systeme
System on Chip (SoC)-Debugger
Visualisierung und Analyse der TAP-Protokollphasen
Vogelsang, Stefan
Köhler, Steffen
Spallek, Rainer G.
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-11
info:eu-repo/semantics/openAccess
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doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A18742
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2021-03-29T09:49:57Z
qucosa:ubc
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open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
SYMPAD - A Class Library for Processing Parallel Algorithm Specifications
urn:nbn:de:swb:ch1-200700971
eng
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
In this paper we introduce a new class library to model transformations of parallel algorithms. SYMPAD
serves as a basis to develop automated tools and methods to generate efficient implementations of such
algorithms. The paper gives an overview over the general structure, as well as features of the library. We
further describe the fundamental design process that is controlled by our developed methods.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Parallelverarbeitung
Systementwurf
class of affine indexed algorithms
design flow
model transformations of parallel algorithms
operation representation in polytope space
Rullmann, Markus
Schaffer, Rainer
Siegel, Sebastian
Merker, Renate
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-08
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:50:00Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
SHAP-Secure Hardware Agent Platform
urn:nbn:de:swb:ch1-200701011
eng
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
This paper presents a novel implementation
of an embedded Java microarchitecture for secure, realtime,
and multi-threaded applications. Together with the
support of modern features of object-oriented languages,
such as exception handling, automatic garbage collection
and interface types, a general-purpose platform is established
which also fits for the agent concept. Especially,
considering real-time issues, new techniques have been
implemented in our Java microarchitecture, such as an
integrated stack and thread management for fast context
switching, concurrent garbage collection for real-time
threads and autonomous control flows through preemptive
round-robin scheduling.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Eingebettetes System
Java
embedded Java microarchitecture
general-purpose platform for the agent-concept
integrated stack and thread management
real-time issues
Zabel, Martin
Preußer, Thomas B.
Reichel, Peter
Spallek, Rainer G.
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-11
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2021-03-29T09:50:01Z
qucosa:ubc
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Abbildung komplexer, pulsierender, neuronaler Netzwerke auf spezielle Neuronale VLSI Hardware
urn:nbn:de:swb:ch1-200701029
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200700815
qucosa:18723
Im Rahmen des FACETS-Projektes ist die
optimierte Abbildung neuronaler Netzwerke durch spezielle
Algorithmen auf dafür konzipierte Hardware notwendig, um
die Simulation plastischer und pulsierender Modelle zu
ermöglichen. Die Erstellung der biologischen und Hardware-
Modelle sowie die Konzeptionierung und Analyse der
Algorithmen werden in dieser Arbeit vorgestellt.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Eingebettetes System
Hardwareentwurf
Genetische Algorithmen
Paralellität
multikriterielle Optimierung
pulsierende, neuronale Netzwerke
Wendt, Karsten
Ehrlich, Matthias
Mayr, Christian
Schüffny, Rene´
Hardt, Wolfram
Technische Universität Chemnitz
2007-06-11
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:conferenceObject
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:50:46Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:510
ddc:530
openaire
Lokalisierung für korrelierte Anderson Modelle
urn:nbn:de:bsz:ch1-200701584
ger
Im Fokus dieser Diplomarbeit steht ein korreliertes
Anderson Modell. Unser Modell beschreibt
kurzreichweitige Einzelplatzpotentiale, wobei
negative Korrelationen zugelassen werden. Für dieses
korrelierte Modell wird mittels der fraktionalen
Momentenmethode im Falle genügend großer Unordnung
exponentieller Abfall der Greenschen Funktion
bewiesen. Anschließend wird daraus für den nicht
korrelierten Spezialfall Anderson Lokalisierung
bewiesen.
This thesis (diploma) is devoted to a correlated
Anderson model. Our model describes short range
single site potentials, whereby negative
correlations become certified. For this correlated
model exponential decay of the Greens' function
is proven in the case sufficient large
disorder according to the fractional moment method.
Subsequently, we prove Anderson localization for
the not correlated special case.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/510
ddc:510
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
Anderson-Lokalisation
Anderson-Modell
Schrödinger-Gleichung
Anderson Lokalisierung
Anderson Modell
Elektronentransport
Korrelationen
RAGE-Theorem
Unordnung
fractional moment method
fraktionale Momentenmethode
spektrale Lokalisierung
zufälliger Schrödinger Operator
Tautenhahn, Martin
Veselic', Ivan
Schreiber, Michael
Technische Universität Chemnitz
2007-10-01
2007-08-13
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A18799
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2021-03-29T09:50:56Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Lokalisierung auf Gittergraphen mit zufälligem Potential
urn:nbn:de:bsz:ch1-200701721
ger
urn:nbn:de:swb:ch1-200701730
qucosa:17762
Es wird Anderson-Lokalisierung und starke
dynamische Lokalisierung für Quantengraphen mit
Gitterstruktur mit Multiskalenanalyse bewiesen.
Für eine weitere Klasse von Quantengraphen wird
eine lineare Wegner-Abschätzung gezeigt, woraus die
Lipschitz-Stetigkeit der integrierten Zustandsdichte
folgt.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Hamilton-Operator
Mathematische Physik
Quantenmechanisches System
Quantengraphen
zufälliger Schrödinger-Operator
Helm, Mario
Stollmann, Peter
Stolz, Günter
Lenz, Daniel
Technische Universität Chemnitz
2007-11-01
2007-06-01
2007-10-30
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:51:30Z
qucosa:ubc
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open_access
ddc:500
ddc:510
ddc:530
openaire
A note on correlated and non-monotone Anderson models
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800063
eng
We prove exponential decay for a fractional power
of the Green's function for some correlated
Anderson models using the fractional moment
method.
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ddc:500
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ddc:510
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
Anderson-Modell
Hamilton-Operator
Mathematische Physik
Anderson model
Green's function
correlated
fractional moment method
high disorder
localization
non-monotone
Tautenhahn, Martin
Veselic', Ivan
Technische Universität Chemnitz
2008-01-17
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2021-03-29T09:51:31Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Farkas - type results for convex and non - convex inequality systems
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800075
eng
As the title already suggests the aim of the present work is to present Farkas -
type results for inequality systems involving convex and/or non - convex functions.
To be able to give the desired results, we treat optimization problems which involve
convex and composed convex functions or non - convex functions like DC functions
or fractions.
To be able to use the fruitful Fenchel - Lagrange duality approach, to the primal
problem we attach an equivalent problem which is a convex optimization problem.
After giving a dual problem to the problem we initially treat, we provide weak
necessary conditions which secure strong duality, i.e., the case when the optimal
objective value of the primal problem coincides with the optimal objective value of
the dual problem and, moreover, the dual problem has an optimal solution.
Further, two ideas are followed. Firstly, using the weak and strong duality
between the primal problem and the dual problem, we are able to give necessary
and sufficient optimality conditions for the optimal solutions of the primal problem.
Secondly, provided that no duality gap lies between the primal problem and its
Fenchel - Lagrange - type dual we are able to demonstrate some Farkas - type
results and thus to underline once more the connections between the theorems of
the alternative and the theory of duality. One statement of the above mentioned
Farkas - type results is characterized using only epigraphs of functions.
We conclude our investigations by providing necessary and sufficient optimality
conditions for a multiobjective programming problem involving composed convex
functions. Using the well-known linear scalarization to the primal multiobjective
program a family of scalar optimization problems is attached. Further to each of
these scalar problems the Fenchel - Lagrange dual problem is determined. Making
use of the weak and strong duality between the scalarized problem and its dual the
desired optimality conditions are proved. Moreover, the way the dual problem of
the scalarized problem looks like gives us an idea about how to construct a vector
dual problem to the initial one. Further weak and strong vector duality assertions
are provided.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Mehrkriterielle Optimierung
Optimierung
Quotientenoptimierung
DC function
Farkas - type results
Fenchel - Lagrange duality
composed convex optimization problems
conjugate duality
conjugate functions
fractional programming problems
theorems of the alternative
weak and strong duality
Hodrea, Ioan Bogdan
Wanka, Gert
Kassay, Gabor
Mastroeni, Giandomenico
Technische Universität Chemnitz
2008-01-22
2007-10-01
2007-12-13
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:51:56Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Laboruntersuchung zur Prozessstabilität beim Niet-Clinchen
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800439
ger
qucosa:18896
Laboruntersuchung zur Prozessstabilität beim Niet-Clinchen
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Druckfügen
Fügen
Clinchen
Durchsetzfügen
Niet-Clinchen
Stanznieten
Reinstettel, Marc
Neugebauer, Reimund
Voelkner, Wolfgang
Brunner, Heinz
Technische Universität Chemnitz
2008-04-24
2007-02-13
2008-03-07
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:51:56Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
openaire
Methode zur Konzeption eines unternehmensspezifischen Qualitätsinformationssystems für kleinere Unternehmen
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800451
ger
Die in Deutschland wirtschaftlich bedeutenden mikro-, klein- und mittelgroßen
Unternehmen haben aufgrund der Konzentration auf ihre Kernkompetenzen
Probleme mit der Entwicklung zur Informationsgesellschaft Schritt zu halten. Deshalb
sind effiziente Methoden und Werkzeuge notwendig, um diese Unternehmen bei der
Anforderungsanalyse relevanter Qualitätsinformationen zu unterstützen. Auf
Grundlage der Analyse von Prozessen und bestehenden Informationssystemen
kleinerer Unternehmen wurde eine Methode zur Konzeption eines
unternehmensspezifischen Qualitätsinformationssystems entwickelt, welche mit
geringem Aufwand und ohne spezielle IT-Kenntnisse durchführbar ist. Das Konzept
des Qualitätsinformationssystems, bestehend aus dem Qualitätsinformationsmodell
und den Dialogen der Benutzerschnittstelle, orientiert sich dabei an den Prozessen
des Unternehmens.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
Informationssystem
Klein- und Mittelbetrieb
Qualitätsmanagement
Konzept
Qualitätsinformationssystem
Gerber, Anna
Dietzsch, Michael
Linß, Gerhard
Müller, Egon
Technische Universität Chemnitz
2008-04-25
2007-11-01
2007-11-19
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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oai:qucosa:de:qucosa:18893
2021-03-29T09:51:58Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
openaire
Quantum Mechanical and Atomic Level ab initio Calculation of Electron Transport through Ultrathin Gate Dielectrics of Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800477
eng
The low dimensions of the state-of-the-art nanoscale transistors exhibit increasing
quantum mechanical effects, which are no longer negligible. Gate tunneling current is
one of such effects, that is responsible for high power consumption and high working
temperature in microprocessors. This in turn put limits on further down scaling of
devices. Therefore modeling and calculation of tunneling current is of a great interest.
This work provides a review of existing models for the calculation of the gate
tunneling current in MOSFETs. The quantum mechanical effects are studied with a
model, based on a self-consistent solution of the Schrödinger and Poisson equations
within the effective mass approximation. The calculation of the tunneling current is
focused on models based on the calculation of carrier’s lifetime on quasi-bound states
(QBSs). A new method for the determination of carrier’s lifetime is suggested and then
the tunneling current is calculated for different samples and compared to measurements.
The model is also applied to the extraction of the “tunneling effective mass” of electrons
in ultrathin oxynitride gate dielectrics.
Ultrathin gate dielectrics (tox<2 nm) consist of only few atomic layers. Therefore,
atomic scale deformations at interfaces and within the dielectric could have great
influences on the performance of the dielectric layer and consequently on the tunneling
current. On the other hand the specific material parameters would be changed due to
atomic level deformations at interfaces. A combination of DFT and NEGF formalisms
has been applied to the tunneling problem in the second part of this work. Such atomic
level ab initio models take atomic level distortions automatically into account. An atomic
scale model interface for the Si/SiO2 interface has been constructed and the tunneling
currents through Si/SiO2/Si stack structures are calculated. The influence of single and
double oxygen vacancies on the tunneling current is investigated. Atomic level
distortions caused by a tensile or compression strains on SiO2 layer as well as their
influence on the tunneling current are also investigated.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Berechnung von Tunnelströmen in
MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors). Zu diesem Zweck
wurde ein quantenmechanisches Modell, das auf der selbstkonsistenten Lösung der
Schrödinger- und Poisson-Gleichungen basiert, entwickelt. Die Gleichungen sind im
Rahmen der EMA gelöst worden. Die Lösung der Schrödinger-Gleichung unter offenen
Randbedingungen führt zur Berechnung von Ladungsverteilung und Lebensdauer der
Ladungsträger in den QBSs. Der Tunnelstrom wurde dann aus diesen Informationen
ermittelt. Der Tunnelstrom wurde in verschiedenen Proben mit unterschiedlichen
Oxynitrid Gatedielektrika berechnet und mit gemessenen Daten verglichen. Der
Vergleich zeigte, dass die effektive Masse sich sowohl mit der Schichtdicke als auch mit
dem Stickstoffgehalt ändert.
Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurde ein atomistisches Modell zur Berechnung
des Tunnelstroms verwendet, welche auf der DFT und NEGF basiert. Zuerst wurde ein
atomistisches Modell für ein Si/SiO2-Schichtsystem konstruiert. Dann wurde der
Tunnelstrom für verschiedene Si/SiO2/Si-Schichtsysteme berechnet. Das Modell
ermöglicht die Untersuchung atom-skaliger Verzerrungen und ihren Einfluss auf den
Tunnelstrom. Außerdem wurde der Einfluss einer einzelnen und zwei unterschiedlich
positionierter neutraler Sauerstoffleerstellen auf den Tunnelstrom berechnet. Zug- und
Druckspannungen auf SiO2 führen zur Deformationen in den chemischen Bindungen
und ändern den Tunnelstrom. Auch solche Einflüsse sind anhand des atomistischen
Modells berechnet worden.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
Ab-initio-Rechnung
Dichtefunktionalformalismus
Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET)
Non-Equilibrium Green’s Function (NEGF) Function (NEGF)
Tunneling current
Nadimi, Ebrahim
Radehaus, Christian
Horstmann, John Thomas
Wieczorek, Karsten
Technische Universität Chemnitz
2008-04-30
2007-11-19
2008-04-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:52:01Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Laboruntersuchung zur Prozessstabilität beim Niet-Clinchen
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800492
978-3-937524-70-2
ger
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800439
qucosa:18890
Die Entwicklung des heutigen Karosseriebaus schreitet ständig voran. Widerstandspunktgeschweißte Stahlkarosserien stellen gegenwärtig noch immer den Standard in der Automobilindustrie dar. Die Weiterentwicklung zu hochfesten Stahlsorten ermöglicht eine erste Gewichtsreduzierung. Als das immer mehr an Bedeutung gewinnende Aluminium in diesem Bereich vordrang, blieb es nicht aus, sich mit neuen Materialpaarungen wie Aluminium-Aluminium (Al-Al) und im Mischbau Aluminium-Stahl (Al-St) auseinanderzusetzen. Durch die gestiegene Anforderung im Crashtest müssen auch diese neuen Karosserien immer höhere Festigkeitskennwerte und ein besseres Energieaufnahmevermögen erreichen.
Für das Fügen der neuen Werkstoffkombinationen aus Al-Al, Al-St bzw. Aluminium mit hochfestem Stahl, soll die Prozessstabilität des in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnenden Nietclinchens, aufgezeigt werden.
Diese Dissertation soll die Vorteile des Verfahrens Nietclinchen gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren aufzeigen.
Neue Version des Dokuments ergaenzt um Zusammenfassung und Anhang.
The development of the body in white constantly steps forward.
Steel bodys joined by spot welding still are standard in the automobile industry. The advancement in the sector of high performance steel makes a reduction in weight possible. When aluminium was getting more important in this sector, it was necessary to think at new material matchings like aluminium-aluminium (Al-Al) and aluminium-steel (AL-St) in the mix construction.
Because of rising requirements at crash tests, the bodys have to reach higher data for stability and energy absorption.
For the joining process of new material combinations of Al-Al, Al-St and aluminium with high performance steel the operation rivet-clinching will become more important in the future. This dissertation takes a look at the process stability of the rivet-clinching and the advantages in comparison with other joining methods.
New version of the document with summary and annex.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Druckfügen
Fügen
Stanznieten
Clinchen
Durchsetzfügen
Niet-Clinchen
Prozessstabilität
clinching
rivet
Reinstettel, Marc
Neugebauer, Reimund
Voelkner, Wolfgang
Brunner, Heinz
Technische Universität Chemnitz
Zwickau : Verlag Wissenschaftliche Scripten
2008-05-13
2007-02-13
2008-03-07
Berichte aus dem IWU, 47
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:52:19Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Registration and Quantitative Image Analysis of SPM Data
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800742
eng
Nichtlineare Verzerrungen von Rasterkraftmikroskopie (engl.: scanning probe microscopy, Abk.: SPM) Bildern beeinträchtigen die Qualität von Nanotomographiebildern und SPM Bildsequenzen. In dieser Arbeit wird ein neues, nichtlineares Registrierungsverfahren vorgestellt, das auf einem für medizinische Anwendungen entwickelten Algorithmus aufbaut und diesen für die Behandlung von SPM Daten erweitert. Die nichtlineare Registrierung ermöglicht es, verschiedene nanostrukturierte Materialen über große Bereiche (1 µm x 1 µm) mit einer Auflösung von 10 nm abzubilden. Dies erlaubt eine wesentlich detailliertere quantitative Analyse der Daten. Hierfür wurde eine neue Datenreduktions- und Visualisierungsmethode für Mikrodomänennetzwerke von Blockcopolymeren eingeführt. Zwei- und dreidimensionale Mikrodomänenstrukturen werden zu ihrem Skelett reduziert, Verzweigungspunkte farblich codiert und der entstandene Graph visualisiert. Die Anzahl verschiedener Skelettverzweigungen lässt sich über die Zeit verfolgen. Die Methode wurde mit lokalen Minkowskimaßen der ursprünglichen Graustufenbilder verglichen. Sie liefert morphologische und geometrische Informationen auf unterschiedlichen Längenskalen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Blockcopolymere
Dynamik
Rasterkraftmikroskopie
Registrierung <Bildverarbeitung>
Visualisierung
Minkowski Funktionale
Netzwerkstrukturen
dreidimensionale Nanostrukturen
teilkristalline Polymere
Rehse, Sabine
Magerle, Robert
Hoffmann, Karl Heinz
Mecke, Klaus R.
Technische Universität Chemnitz
2008-06-18
2007-11-23
2008-03-18
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:52:23Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Untersuchungen zum Cross-Magnetron-Effekt bei der reaktiven Indium-Zinnoxid-Abscheidung
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800783
ger
In der vorliegenden Arbeit wird der reaktive ITO-Abscheidprozess unter Verwendung metallischer In:Sn-Targets eingehend untersucht. Die Schichtabscheidung erfolgt am symmetrisch bipolar gepulstem Dual-Magnetron sowohl auf ruhende als auch bewegte Substrate.
Die Arbeit umfasst zwei Teilgebiete. Einerseits wurde der dynamische ITO-Abscheideprozess an einer industrienahen Versuchsanlage umfassend charakterisiert und anhand seiner physikalischen Parameter erfolgreich an eine industrielle Beschichtungsanlage überführt.
Andererseits fanden statische Beschichtungen statt. Diese ermöglichen die Analyse der lateralen Verteilung der funktionellen Schichteigenschaften. Dadurch konnte eine Korrelation zu den lateralen Verteilungen der gemessenen Plasmaparameter herausgearbeitet werden.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Magnetronsputtern
Transparent-leitendes Oxid
Cross-Magnetron-Effekt
ITO
Schicht- und Plasmacharakterisierung
Kleinhempel, Ronny
Richter, Frank
Hoyer, Walter
Mergel, Dieter
Technische Universität Chemnitz
2008-08-22
2007-11-15
2008-03-13
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:52:21Z
qucosa:ubc
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
BGP Extended Community Attribute for QoS Marking
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800767
eng
This document specifies a simple signalling mechanism for inter-domain QoS marking using a BGP Extended Community QoS Attribute. Class based packet forwarding for delay and loss critical services is currently performed in an individual AS internal manner. The new QoS marking attribute makes the QoS class setup within the IP prefix advertising AS known to all access and transit ASes. This enables individual (re-)marking and forwarding treatment adaptation to the original QoS class setup of the respective IP prefix. The attribute provides the means to signal QoS markings on different layers, which are linked together in QoS class sets. It provides inter-domain and cross-layer insight into the QoS class mapping of the source AS with minimal signalling traffic.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Border Gateway Protocol 4
Dienstgüte
RFC <Normung>
Attribute
BGP
Draft
IETF
Knoll, Thomas Martin
Technische Universität Chemnitz
2008-06-09
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doc-type:conferenceObject
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:52:28Z
qucosa:ubc
doc-type:lecture
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:700
openaire
Character-Animation mit Blender
urn:nbn:de:bsz:ch1-200800841
ger
Eine Zusammenstellung der Blender-Quellfiles, welche
zum UNIX-STammtisch "Character-Animation mit Blender"
gezeigt wurden.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/700
ddc:700
Animationsfilm
Computeranimation
Computergraphik
3d - Programmierung
Blender
Anders, Jörg
Technische Universität Chemnitz
2008-06-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:lecture
info:eu-repo/semantics/lecture
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A18930
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2021-03-29T09:52:57Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:530
openaire
A graphic based interface to Endoreversible Thermodynamics
urn:nbn:de:bsz:ch1-200801237
eng
The object of this thesis is a graphic based interface to endoreversible thermodynamics.
It is meant to enable the user to visually create endoreversible systems
and add the properties of the system by choosing features from a list and in form
of equations. Then an equation system is built and the power output and efficiency
of the endoreversible system is calculated and plotted. To illustrate the functions of
the interface, some examples of heat and chemical engines are discussed.
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Carnot
Energieumwandlung
Entropie
Irreversibilität
Irreversibler Prozess
Nichtgleichgewichtsthermodynamik
Thermodynamik
Wirkungsgrad
Endoreversible Thermodynamik
Wagner, Katharina
Technische Universität Chemnitz
2008-09-09
2008-07-07
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:53:37Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Nanoscale Imaging of Mechanical Properties of Polymeric Materials Using Nanotomography and Scanning Force Microscopy Based Methods
urn:nbn:de:bsz:ch1-200801710
eng
Ziel dieser Arbeit war es, neue Methoden in der Rasterkraftmikroskopie (SFM) zu entwickeln und an polymeren Materialien zu demonstrieren. Die Nanotomographie ist eine moderne dreidimensionale Volumenabbildungsmethode auf der Nanometerskala basierend auf der Rasterkraftmikroskopie. In dieser Arbeit wird ein Ansatz zur voll automatisierten Nanotomographie mit einer Auflösung von ~ 10 nm am Beispiel des menschlichen Knochens demonstriert. Die nasschemische Abtragung der Probe und das Entfernen der Ätzrückstände erfolgt dabei automatisch und in situ in einer Flüssigkeitszelle des Rasterkraftmikroskops. Lineare Verschiebungen der aufgenommenen Schichten werden mit Hilfe eines implementierten Kreuzkorrelations-Algorithmus korrigiert. Darüber hinaus wird durch Kombination der Nanotomographie mit dem bimodalen Messprinzip die laterale Auflösung dieser Methode am Beispiel von elastomerem Polypropylen deutlich gesteigert. Die mechanischen Oberflächeneigenschaften dieses Polymers wurden mit dynamischen Indentationsexperimenten mit dem Rasterkraftmikroskop bestimmt. Die Auftragung der dissipierten Energie zwischen Spitze und Oberfläche als Funktion der Schwingungsamplitude der Spitze ergibt für die amorphen und kristallinen Bereiche charakteristische Dissipationskurven. Diese lassen Rückschlüsse auf den Dissipationsmechanismus zwischen Messspitze und Oberfläche zu. Damit können zusätzliche Informationen über die mechanische Eigenschaften der Oberfläche des Polymers gewonnen werden. Darüber hinaus werden Erkenntnisse über die lateralen mechanischen Oberflächeneigenschaften von Polymeren durch den Einsatz des frequenzmodulierten Torsionsmodus der Rasterkraftmikroskopie erlangt.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Blockcopolymere
Dissipation
Nanotechnologie
Rasterkraftmikroskopie
Volumentomographie
Biomaterialien
Kunststoffe
Nanotomographie
Oberflächeneigenschaften
dünne Filme
nasschemisches Ätzen
teilkristalline Polymere
Dietz, Christian
Magerle, Robert
Häußler, Peter
García, Ricardo
Technische Universität Chemnitz
2008-11-24
2008-06-03
2008-11-07
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:54:00Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:530
openaire
Numerical methods for density of states calculations
urn:nbn:de:bsz:ch1-200801991
eng
The parQ method, up to now only capable of calculating the density of states in
the canonical ensemble, is extended to the grand canonical ensemble and compared
to the Wang-Landau algorithm, a local-update flat-histogram method. Both algorithms
have been implemented so that the performance and the respective benefits
with increasing simulation time can be determined and compared.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
Computerphysik
Lennard-Jones-Potenzial
Monte Carlo
Simulation
Zustandsdichte
Wang-Landau
parQ
Haber, René
Technische Universität Chemnitz
2008-12-12
2008-07-24
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19043
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19043/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19043/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19048
2021-03-29T09:54:04Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Iterierte Abbildung mit fluktuierender Gedächtnislänge
urn:nbn:de:bsz:ch1-200802048
ger
In der Natur und in technischen Anwendungen findet man viele dynamische System mit zeitlicher Verzögerung (delay),zum Beispiel die Mackey-Glass Gleichung, die als Beschreibung vom Aufbau der Blutzelle angewendet wird, und die Ikeda Gleichung, die ein Modell von einem optischen Resonator ist. Hier ist zeitliche Verzögerung τ eine Konstante, aber sie ist nicht immer konstant in der Natur und in der Praxis. Wie sieht das System aus und welche Stabilitätseigenschaften hat es, wenn die Verzögerung schwankt? In dieser Arbeit benutze ich einige einfache diskrete Abbildungen, um die resultierenden Effekte zu untersuchen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Abbildung <Physik>
Wartesystem
Bernoulli-Abbildung
Dimensionkollaps
Kaplan-Yorke-Dimension
Lyapunov-Exponenten
logistische Abbildung
varying delay
Wang, Jian
Technische Universität Chemnitz
2008-12-17
2008-07-30
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19048
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https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19048/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19072
2021-03-29T09:54:24Z
qucosa:ubc
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
openaire
Class of Service based AS Interconnection
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900248
eng
The increasing number of delay and loss critical services in packet networks require differentiated packet handling in the forwarding plane. Quality of Service (QoS)
guarantees can be given for networks using resource reservation and admission control. However, such strategies require complex control plane extensions and might lead to higher operation expenditures.
Network operators therefore often use over-provisioning and
traffic differentiation to offer cheaper Class of Service (CoS)
quality in their internet protocol (IP) packet networks.
The number of differentiated classes and their autonomous
system (AS) internal implementation is at the operator’s choice.
This paper proposes a signalling concept for inter-AS layer
three Class Set signalling, supported classes, their encoding and
packet rate limitations. It makes use of the Border Gateway
Protocol (BGP) as the predominantly used routing protocol for
AS peering communication. The paper specifies two new nontransitive
attributes, which enable adjacent peers to signal Class
of Service capabilities and admission control limitations. The new
"CoS Capability Attribute" and the “CoS Parameter Attribute"
are simple data structures, which signal the classes, their per hop
behaviour (PHB) ID code and the token bucket control
performed at the ingress AS border router for rate limitation
purposes. The denoted Class of Service forwarding support is
meant as the AS externally available (transit) Class of Service
support.
The approach is now work in progress at the IETF.
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Dienstgüte
Netzzusammenschaltung
CoS
class of service
inter-AS
interconnection
token bucket filter
Knoll, Thomas Martin
Technische Universität Chemnitz
2009-02-04
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:conferenceObject
info:eu-repo/semantics/conferenceObject
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19072
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19072/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19072/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19071
2021-03-29T09:54:23Z
qucosa:ubc
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
openaire
A Concept of inter-AS Priority Signaling using BGP Attributes
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900238
eng
The increasing number of delay and loss critical
services in packet networks require differentiated packet
handling in the forwarding plane. Quality of Service (QoS)
guarantees can be given for networks using resource reservation
and admission control. However, such strategies require complex
control plane extensions and might lead to higher operation
expenditures.
Network operators therefore often use over-provisioning and
traffic differentiation to offer cheaper class of service quality in
their internet protocol (IP) packet networks.
Priority marking and forwarding of packetized data traffic
can be realized mainly using different layer two and three
mechanisms. The number of differentiated classes and their
autonomous system (AS) internal implementation is at the
operator’s choice.
This paper proposes a concept of cross-domain and cross-layer
priority signaling between packet switched networks to be used
at the inter-AS peering points. It makes use of the Border
Gateway Protocol (BGP) as the predominantly used routing
protocol for AS peering communication. A new BGP-4 path
attribute is used to convey the structured priority information.
The new concept ensures that all receiving AS peers are
consistently and comprehensively informed about the QoS
handling within the IP prefix originating AS. Based on this
information, all ASes can perform close QoS treatment
approximation in a cross-domain and cross-layer manner.
The approach is now work in progress at the IETF.
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Attribut
Border Gateway Protocol 4
Dienstgüte
Class of Service
CoS
Interconnection
QoS
Knoll, Thomas Martin
Technische Universität Chemnitz
2009-02-04
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:conferenceObject
info:eu-repo/semantics/conferenceObject
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19071
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https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19071/attachment/ATT-1/
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2021-03-29T09:54:25Z
qucosa:ubc
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
openaire
BGP Class of Service Interconnection
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900251
eng
This document focuses on Class of Service Interconnection at inter-
domain peering points. It specifies two new non-transitive
attributes, which enable adjacent peers to signal Class of Service
Capabilities and certain Class of Service admission control
Parameters. The new "CoS Capability Attribute" is deliberately kept
simple and denotes the general EF, AF Group and BE forwarding support
across the advertising AS. The second "CoS Parameter Attribute" is
of variable length and contains a more detailed description of
available forwarding behaviours using the PHB id Code encoding. Each
PHB id Code is associated with rate and size based traffic
parameters, which will be applied in the ingress AS Border Router for
admission control purposes to a given forwarding behaviour. The denoted Class of Service forwarding support is meant as the AS
externally available (transit) Class of Service support.
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Border Gateway Protocol
Dienstgüte
BGP
Class of Service
CoS
Interconnection
Knoll, Thomas Martin
Technische Universität Chemnitz
2009-02-04
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:conferenceObject
info:eu-repo/semantics/conferenceObject
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19073
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oai:qucosa:de:qucosa:19095
2021-03-29T09:54:43Z
qucosa:ubc
doc-type:bachelorThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Optimal Move Class For Simulated Annealing With Underlying Optimal Schedule
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900478
eng
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Versuch der Optimierung von Simulated Annealing. Genauer gesagt, werden Simulationsergebnisse für einfache Spinglassysteme in Abhängigkeit von verschiedenen Nachbarschaftsmodellen berechnet – jeweils unter Verwendung des optimalen Abkühlverlaufs. Ziel ist es, eine Faustregel für die dynamische Anpassung der Nachbarschaftsbeziehung während einer Annealing-Simulation zu finden.
The thesis at hand presents an attempt to optimize simulated annealing. In particular, annealing results are computed based on different move class definitions for Ising spin systems while simultaneously applying an existing algorithm to determine the optimal temperature schedule for each case. The aim is to find a rule of thumb for dynamic adjustment of the move class during an annealing run.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Ising-Modell
Simulated annealing
Spinglas
move class
optimaler Temperaturverlauf
Hartwig, Ines
Technische Universität Chemnitz
2009-03-08
2005-07-26
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:bachelorThesis
info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19095
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https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19095/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19094
2021-03-29T09:54:42Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Hamiltonsche Dynamik in einem räumlich ungeordneten eindimensionalen Kick-Potential
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900467
eng
Die vorliegende Arbeit kombiniert Aspekte der nichtlinearen Dynamik mit denen der Unordnungsphysik. Die bekannte Standardabbildung wird mit einem räumlich ungeordneten aber periodischen Potential modifiziert. Transportexponenten sowohl für den Impuls als auch die kanonisch konjugierte Koordinate für das Standard- und das Zufallsmodell werden gegenübergestellt. Für das Zufallspotential ergibt sich verstärkter Transport. Gemittelte Transportexponenten des Zufallspotentials werden präsentiert und für verschiedene Systemausdehnungen verglichen.
The thesis at hand combines aspects of nonlinear dynamics with the physics of disorder. The standard map potential is replaced by a spatially quenched random periodic potential. Transport exponents for the standard and the random model are determined for the momentum as well as the canonically conjugate coordinate. Transport for the disordered potential is increased in comparison to the standard map. For the random case, quenched average transport exponents are presented. Finite-size effects are examined.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Chaos
Nichtlineare Dynamik
Gaußische Autokorrelation
KAM-Theorem
Standardabbildung
Hartwig, Ines
Technische Universität Chemnitz
2009-03-08
2007-12-12
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19094
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https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19094/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19118
2021-03-29T09:55:02Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:530
openaire
Anomaler Transport in ungeordneten iterierten Abbildungen
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900701
ger
Anomale Diffusion ist nicht an stochastische Kräfte und eine große Zahl von Freiheitsgraden gebunden, sondern ist auch in chaotischen Systemen mit statischer Unordnung in den Bewegungsgleichungen zu beobachten. Einfache Modelle dieser niedrigdimensionalen Systeme, deren Dynamik durch iterierte Abbildungen vermittelt wird, können auf zufällige Irrfahrten in Zufallsumgebungen (random walks in random environments) abgebildet werden.
Sinai-Unordnung beschreibt eine spezielle Klasse dieser zufälligen Irrfahrten in Zufallsumgebungen, für die mit dem asymptotischen Verhalten der Entweichrate, der mittleren quadratischen Versetzung, der Zustandsdichte der Relaxationsraten bis hin zu der als Golosov-Phänomen bekannten dynamischen Lokalisierung analytische Resultate für verschiedene anomale Transporteigenschaften bekannt sind. Die vorliegende Arbeit untersucht numerisch eine rekurrente Erweiterung dieses auf Sprünge zu benachbarten Gitterpunkten beschränkten Modells auf die genannten Transporteigenschaften. Als wesentlicher Unterschied stellt sich dabei die Verletzung von detaillierter Balance im stationären Zustand heraus, der Auswirkungen auf das präasymptotische Verhalten der Transportkoeffizienten hat. Asymptotisch zeigt sich hingegen ein Verhalten wie bei der Sinai-Unordnung.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
Anomale Diffusion
Irrfahrtsproblem
Iterierte Abbildung
Entropiezuwachsrate
Entweichrate
Golosov-Phänomen
Sinai-Unordnung
Fichtner, Andreas
Radons, Günter
Hoffmann, Karl Heinz
Sokolov, Igor
Technische Universität Chemnitz
2009-04-26
2008-07-18
2009-02-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19118
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https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19118/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19144
2021-03-29T09:55:24Z
qucosa:ubc
doc-type:lecture
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:510
openaire
Sattelpunkte und Optimalitätsbedingungen bei restringierten Optimierungsproblemen
urn:nbn:de:bsz:ch1-200900968
ger
Sattelpunkte und Optimalitätsbedingungen bei restringierten Optimierungsproblemen
Ausarbeitung im Rahmen des Seminars "Optimierung", WS 2008/2009
Die Dualitätstheorie für restringierte Optimierungsaufgaben findet in der Spieltheorie und in der Ökonomik eine
interessante Anwendung. Mit Hilfe von Sattelpunkteigenschaften werden diverse Interpretationsmöglichkeiten der
Lagrange-Dualität vorgestellt. Anschließend gilt das Augenmerk den Optimalitätsbedingungen solcher Probleme.
Grundlage für die Ausarbeitung ist das Buch "Convex Optimization" von Stephen Boyd und Lieven Vandenberghe.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/510
ddc:510
Dualitätstheorie
Gleichgewichtspunkt <Spieltheorie>
Karush-Kuhn-Tucker-Bedingungen
Lagrange-Dualität
Optimierung
Mathematik
Sattelpunkte
Wirtschaftsmathematik
Grunert, Sandro
Technische Universität Chemnitz
2009-06-10
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:lecture
info:eu-repo/semantics/lecture
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19144
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https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19144/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19167
2021-03-29T09:55:43Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:530
ddc:540
openaire
Reaction Paths of Repair Fragments on Damaged Ultra-low-k Surfaces
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-160903
eng
In the present work, the plasma repair for damaged ultra-low-k (ULK) materials, newly developed at the Fraunhofer ENAS, is studied with density functional theory (DFT) and molecular dynamic (MD) methods to obtain new insights into this repair mechanism. The ULK materials owe their low dielectric constant (k-value) to the insertion of k-value lowering methyl groups. During the manufacturing process, the ULK materials are damaged and their k-values increase due to the adsorbtion of hydroxyl groups (OH-damage) and hydrogen atoms (H-damage) that replaced themethyl groups.
The first investigation point is the creation of repair fragments. For this purpose the silylation molecules bis(dimethylamino)-dimethylsilane (DMADMS) and octamethylcyclotetrasiloxane (OMCTS) are fragmented. Here, only fragmentation reactions that lead to repair fragments that contain one silicon atom and at least one methyl group were considered. It is shown that the repair fragments that contain three methyl groups are preferred, especially in a methyl rich atmosphere.
The effectivity of the obtained repair fragments to cure an OH- and H-damage are investigated with two model systems. The first system consists of an assortment of small ULK-fragments, which is used to scan through the wide array of possible repair reactions. The second system is a silicon oxide cluster that investigates whether the presence of a cluster influences the reaction energies.
In both model systems, repair fragments that contain three methyl groups or two oxygen atoms are found to be most effective. Finally, the quantum chemical results are compared to experimental findings to get deeper insight into the repair process.:1. Introduction
2. Theoretical Background
2.1. Ultra-low-k Materials
2.1.1. Definition, Usage and Challenges
2.1.2. k-Restore
2.2. Reaction Theory
2.2.1. Reaction Process
2.2.2. Thermal Influence
3. Computational Methods
3.1. Overview
3.2. Density Functional Theory
3.2.1. Theoretical Background
3.2.1.1. The Schrödinger Equation and the Variational Principle
3.2.1.2. From the Electron Density to the Kohn-Sham Approach
3.2.1.3. Exchange-Correlation Functionals and Basis Sets
3.2.2. Used Program Packages
3.3. ReaxFF
3.3.1. Theoretical Background
3.3.2. Used Program Packages
4. Model System
4.1. Damaged ULK Materials
4.1.1. ULK-Fragments
4.1.2. Silicon Oxide Cluster
4.2. Repair Fragments
4.2.1. Overview
4.2.2. Fragmentation of DMADMS
4.2.3. Fragmentation of OMCTS
4.2.4. Continuing Reactions
5. Results and Discussion
5.1. Reactions between Repair Fragments and ULK-Fragments
5.1.1. Repair of OH-damages
5.1.2. Repair of H-damages
5.1.3. Selected Repair Reactions with Gaussian
5.2. Reactions Between Repair Fragments and Silicon Oxide Cluster
5.2.1. Comparison Between ULK-Fragments and Silicon Oxide Cluster
5.2.2. Comparability of DFT and MD Results
5.3. Comparison with Experimental Results
6. Summary and Outlook
A. Appendix
A.1. Temperature Influence .
A.1.1. Temperature Influence on the DMADMS Fragmentation in Dmol3
A.1.2. Temperature Influence on the OMCTS Fragmentation in Dmol3 .
A.2. Tests
A.2.1. DMADMS Fragmentation with Gaussian
A.2.2. G2 Test Set
A.2.3. Calculation Time of the Silicon Oxide Cluster in Dmol3
A.3. Error Analysis
A.3.1. Basis Set Superposition Error in Dmol3
A.3.2. Dispersion Correction
A.4. Illustration of Defects
A.5. Bookmark
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
info:eu-repo/classification/ddc/540
ddc:540
info:eu-repo/classification/ddc/539
ddc:539
Dichtefunktionalformalismus; Reparatur
DFT, MD, Reparaturprozess, ULK
ULK, Ultra-low-k, repair process, DFT, MD
Förster, Anja
Gemming, Sibylle
Schuster, Jörg
Schulz, Stefan E.
Technische Universität Chemnitz
2015-02-16
2014-09-25
2014-09-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19167
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19167/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19167/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19165
2021-03-29T09:55:41Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Fredholm Theory and Stable Approximation of Band Operators and Their Generalisations
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901182
eng
This text is concerned with the Fredholm theory and stable approximation of bounded
linear operators generated by a class of infinite matrices $(a_{ij})$ that are either
banded or have certain decay properties as one goes away from the main diagonal.
The operators are studied on $\ell^p$ spaces of functions $\Z^N\to X$, where
$p\in[1,\infty]$, $N\in\N$ and $X$ is a complex Banach space. The latter means
that our matrix entries $a_{ij}$ are indexed by multiindices $i,j\in\Z^N$ and
that every $a_{ij}$ is itself a bounded linear operator on $X$. Our main focus
lies on the case $p=\infty$, where new results are derived, and it is demonstrated
in both general theory and concrete operator equations from mathematical physics
how advantage can be taken of these new $p=\infty$ results in the general case
$p\in[1,\infty]$.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Fredholm-Operator
Hamilton-Operator
Integraloperator
Spektraltheorie
Zufallsoperator
Lindner, Marko
Böttcher, Albrecht
Schulz-Baldes, Hermann
Chandler-Wilde, Simon
Technische Universität Chemnitz
2009-07-23
2009-02-23
2009-07-09
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19165
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19165/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19165/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19169
2021-03-29T09:55:44Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Complexity and Approximation of the Rectilinear Steiner Tree Problem
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901213
eng
Given a finite set K of terminals in the plane. A
rectilinear Steiner minimum tree for K (RST) is
a tree which interconnects among these terminals
using only horizontal and vertical lines of shortest
possible length containing Steiner point. We show the
complexity of RST i.e. belongs to NP-complete.
Moreover we present an approximative method of
determining the solution of RST problem proposed by Sanjeev Arora
in 1996, Arora's Approximation Scheme. This algorithm
has time complexity polynomial in the number of
terminals for a fixed performance ratio 1 + Epsilon.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Angewandte Mathematik
Optimierungsproblem
Approximation Algorithm
Arora's Approximation Scheme
Graph Theory
The Steiner tree problem
The rectilinear Steiner tree problem
Mussafi, Noor Saif Muhammad
Technische Universität Chemnitz
2009-08-05
2009-07-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19169
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19169/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19169/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19178
2021-03-29T09:55:51Z
qucosa:ubc
doc-type:bachelorThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Image Alignment
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901305
eng
Aligning two images by point to point correspondence is a hard optimization problem. It
can be solved using t-Extremal Optimization or with a modification of this method called
Fitness threshold accepting. In this work these two methods are tested and compared to
see whether one of the methods should be preferred for image alignment. Since real image
data is almost always noisy the performance of the methods under conditions like noisy and
outlying data is analyzed too.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Bildkorrelation
Optimierung
Fitness Threshold Accepting
Image Alignment
tau-Extremal Optimization
Wagner, Katharina
Technische Universität Chemnitz
2009-08-11
2006-05-31
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:bachelorThesis
info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19178
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19178/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19178/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19189
2021-03-29T09:56:00Z
qucosa:ubc
doc-type:preprint
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
ddc:600
openaire
Optimisation of food overloading at long distance flights
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901418
eng
This paper deals with optimisation of food overloading
at long distance flights. It is described how in case of two
offered meals and two several passenger groups reserve meals
are to distribute to both meals such that the probability that
each passenger will get the meal of its choice is maximised.
A statistical procedure is presented for estimation of needed
demand probabilities.
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Operations Research
Statistische Analyse
applied statistics
method of least squares
optimisation
parameter estimation
Eger, Karl-Heinz
Uranchimeg, Tudevdagva
Technische Universität Chemnitz
2009-08-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:preprint
info:eu-repo/semantics/preprint
doc-type:Text
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2021-03-29T09:56:08Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Chromophore Barbitursäure-Derivate als schaltbare opto-chemische Sensoren für Nukleinbasen und verwandte Verbindungen
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901505
ger
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Synthese und Strukturaufklärung von
neuartigen, chromophoren Barbituraten, welche als selektive Chemosensoren verwendet
werden können. Als Schlüsselverbindungen dienten 5-(4-Nitrophenyl)-barbiturate,
deren Enolisierungsfähigkeit systematisch untersucht wurden. Des Weiteren konnten
SCHIFFschen Basen, Pyridinium-Barbiturat-Betain-Farbstoffe sowie ein fluoreszenzaktive
Naphthalimid synthetisiert werden, in welchen der Barbitursäure-Substituent ebenfalls
elektronenschiebende Eigenschaften aufweist. Die individuelle Interaktion der Barbiturate
mit der Solvensumgebung wurde mittels Lineare-Solvatations-Energie (LSE)-
Beziehungen unter Verwendung der empirischen Lösungsmittelparameter nach KAMLET-TAFT
und CATALÁN untersucht. Besonderes Augenmerk lag auf dem Studium der molekularen
Erkennung von ausgewählten Chromophoren mit Nukleinbasen und strukturell
verwandten Verbindungen. Hierzu gelang es die supramolekularen Bindungsphänomene
über Wasserstoffbrücken und die Beeinflussung des chromophoren Systems sowohl im
Festkörper als auch in Lösung zu verfolgen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Barbiturate
Solvatochromie
Supramolekulare Chemie
1H-NMR-Titration
Donor-Akzeptor-Systeme
Einkristall-Röntgenstrukturanalyse
Farbstoffe
Festkörper-NMR-Spektroskopie
Molekulare Erkennung
Tautomerisierung
UV/Vis-Titration
Wasserstoffbrückenbindungsmuster
Bolz, Ina
Spange, Stefan
Ritter, Helmut
Technische Universität Chemnitz
2009-09-29
2009-05-28
2009-07-03
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:56:19Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Efficient Numerical Solution of Large Scale Algebraic Matrix Equations in PDE Control and Model Order Reduction
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901642
eng
Matrix Lyapunov and Riccati equations are an important tool in mathematical systems theory. They are the key ingredients in balancing based model order reduction techniques and linear quadratic regulator problems. For small and moderately sized problems these equations are solved by techniques with at least cubic complexity which prohibits their usage in large scale applications.
Around the year 2000 solvers for large scale problems have been introduced. The basic idea there is to compute a low rank decomposition of the quadratic and dense solution matrix and in turn reduce the memory and computational complexity of the algorithms. In this thesis efficiency enhancing techniques for the low rank alternating directions implicit iteration based solution of large scale matrix equations are introduced and discussed. Also the applicability in the context of real world systems is demonstrated.
The thesis is structured in seven central chapters. After the introduction chapter 2 introduces the basic concepts and notations needed as fundamental tools for the remainder of the thesis. The next chapter then introduces a collection of test examples spanning from easily scalable academic test systems to badly conditioned technical applications which are used to demonstrate the features of the solvers. Chapter four and five describe the basic solvers and the modifications taken to make them applicable to an even larger class of problems. The following two chapters treat the application of the solvers in the context of model order reduction and linear quadratic optimal control of PDEs. The final chapter then presents the extensive numerical testing undertaken with the solvers proposed in the prior chapters.
Some conclusions and an appendix complete the thesis.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Lineare Algebra
Numerische Mathematik
Partielle Differentialgleichung
Balanciertes Abschneiden
LQR für PDEs
Lyapunovgleichung
Modellreduktion
Riccatigleichung
Saak, Jens
Benner, Peter
Quintana-Ortí, Enrique S.
Sachs, Ekkehard W.
Technische Universität Chemnitz
2009-10-21
2009-07-06
2009-09-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:56:16Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Synthese mehrkerniger Komplexe mit Oxamato und Oxamidato Liganden
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901620
ger
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Darstellung mono-, bi- und trimetallischer
bis(oxamato) und bis(oxamidato) Übergangsmetallkomplexe, ihrer - insbesondere -
magnetischen Charakterisierung, der Überführung trimetallischer Komplexe in dünne Filme
im nm-Bereich mittels Rotationsbeschichtung auf Si/SiO2-Substraten, der Charakterisierung
der Filme und magneto-optischen Untersuchungen der dünnen Filme. Durch gezielte
Variation funktioneller Gruppen insbesondere der trimetallischen
bis(oxamato)-Übergangsmetallkomplexe, wie der Verwendung variierter zentraler
N,N’-Brücken, terminaler Liganden bzw. inkorporierter Übergangsmetallionen sollten nicht
nur die physikalischen Eigenschaften modifiziert werden, sondern auch das
Abscheideverhalten dieser Komplexe beim Überführen in dünne Filme.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Cobalt
Dünne Schicht
Ellipsometrie
Kupfer
Lithographie
Magnetismus
Magnetooptischer Kerr-Effekt
Nickel
Bis(oxamato)-Komplexe, Bis(oxamidato)-Komplexe, Einkristallröntgenstrukturanalyse, Rotationsbeschichtung
Eya'ane Meva, Francois
Lang, Heinrich
Salvan, Georgeta
Technische Universität Chemnitz
2009-10-20
2009-01-20
2009-06-19
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:56:31Z
qucosa:ubc
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:600
openaire
CUSUM tests based on grouped observations
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901820
eng
This paper deals with CUSUM tests based on
grouped or classified observations. The computation of average
run length is reduced to that of solving of a system of simultaneous
linear equations. Moreover a corresponding approximation
based on the Wald approximations for characteristics of sequential
likelihood ratio tests is presented.
The effect of grouping is investigated with a CUSUM test
for the mean of a normal distribution based on F-optimal
grouping schemes. The considered example demonstrates that
hight efficient CUSUM tests can be obtained for F-optimal
grouping schemes already with a small number of groups.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
CUSUM-Kontrollkarte
Sequentieller Test
Average run length
CUSUM
Change point problem
Classified observations
Continuous inspection schemes
Cumulative sum test
Grouped observations
Sequential analysis
Sequential tests
Eger, Karl-Heinz
Tsoy, Evgeni Borisovich
Technische Universität Chemnitz
2009-11-08
Proceedings of 'The 2009 International Forum on Strategic Technologies - IFOST 2009', Vol. ' Automation and Mechatronics', Ho Chi Minh City University of Technology, October 21-23, 2009, Ho Chi Minh City, Vietnam. pp. 71-76.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:conferenceObject
info:eu-repo/semantics/conferenceObject
doc-type:Text
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2021-03-29T09:56:38Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:000
ddc:500
ddc:530
ddc:600
ddc:620
ddc:621.3
openaire
Dynamic parameter identification techniques and test structures for microsystems characterization on wafer level
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901902
978-3-941003-09-5
eng
In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode zur Charakterisierung von Mikrosystemen mit beweglichen Komponenten dargestellt. Sie erlaubt, funktionsrelevante Parameter und deren Schwankungen produktionsbegleitend auf Waferlevel zu ermitteln. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Sollform der Struktur und die Abweichungsarten bekannt sind. Die Methode beruht auf dem Vergleich von numerisch berechneten mit experimentell ermittelten Eigenfrequenzen der untersuchten Mikrosysteme. Dazu wird die Abhängigkeit verschiedener Eigenfrequenzen von den gesuchten Parametern mittels einer Parametervariationsanalyse berechnet und durch eine geeignete Funktion angenähert. Die Messung der dynamischen Eigenschaften erfolgt mit Hilfe eines Bewegungsanalysators, der auf einem Laser-Doppler-Vibrometer basiert. Im letzen Schritt werden die gesuchten Parameter berechnet.
Kernpunkt der entwickelten Methode sind Messungen auf der Basis von speziellen Teststrukturen, die im Waferlayout neben den eigentlichen Nutzstrukturen platziert sind und parallel mit den Nutzstrukturen prozessiert werden. Es werden Algorithmen zur Generierung des Designs der Teststrukturen und ihrer Platzierung im Waferlayout entwickelt. Dabei werden das Design der Nutzstruktur und deren funktionsrelevante Parameter, der technologische Ablauf und materialspezifische Kennwerte berücksichtigt. Im Ergebnis liegt eine Bibliothek von Standard-Teststrukturen vor, die für produktionsbegleitende Messungen sowie für die Übertragbarkeit der Ergebnisse geeignet sind. Außerdem werden allgemeingültige Richtlinien zur Durchführung der Messungen an den Standard-Teststrukturen abgeleitet. Das Messverfahren wurde an unterschiedlichen Mikrosystemen mit beweglichen Komponenten überprüft und zu einer allgemeinen Messmethode für diese Klasse von Mikrosystemen erweitert.
In this work a method for the characterization of microsystems with movable components is presented. The method allows to determine the relevant parameters and their variations on wafer level if the nominal shape of the structure and the type of deviations are known. The method is based on a comparison of the numerically calculated and experimentally measured Eigenfrequencies of the microsystems. For that purpose, the relationships between various Eigenfrequencies and the searched parameters are calculated by parameter variation analysis and the results of this analysis are approximated with appropriate functions. A Laser Doppler vibrometer based motion analyzer is used to determine the frequency response function of the micromechanical structure and extract Eigenfrequencies. The comparison of the measured and the calculated frequencies provides values for the searched parameters.
The key element of the developed method is the measurement on special test structures that are placed in the wafer layout next to the actual microsystems and processed in the same technological process parallel to the actual microsystems. Algorithms for designing the test structures and their placement in the wafer layout are shown, taking into account the design of the actual microsystems and the function parameters of the technological process as well as material characteristics. As a result, a library of standard test structures for function relevant parameters is available. A general guideline for the measurement on the test structures is presented. The presented method is verified on various microsystems and extended to a whole class of microsystems with movable components.
info:eu-repo/classification/ddc/000
ddc:000
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
info:eu-repo/classification/ddc/620
ddc:620
MEMS
Messtechnik
Mikrosystemtechnik
Eigenfrequencies
FEM
Laser-Doppler-Vibrometry
measurement technique
process tolerances
quality control
test structures
Shaporin, Alexey
Dötzel, Wolfram
Gerlach, Gerald
Technische Universität Chemnitz
Universitätsverlag der Technischen Universität Chemnitz
2010-01-27
2009-11-10
2009-11-20
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:57:04Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Anomalous diffusion and random walks on random fractals
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000151
eng
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000205
qucosa:19273
The purpose of this research is to investigate properties of diffusion processes in porous media. Porous media are modelled by random Sierpinski carpets, each carpet is constructed by mixing two different generators with the same linear size. Diffusion on porous media is studied by performing random walks on random Sierpinski carpets and is characterized by the random walk dimension $d_w$.
In the first part of this work we study $d_w$ as a function of the ratio of constituents in a mixture. The simulation results show that the resulting $d_w$ can be the same as, higher or lower than $d_w$ of carpets made by a single constituent generator.
In the second part, we discuss the influence of static external fields on the behavior of diffusion. The biased random walk is used to model these phenomena and we report on many simulations with different field strengths and field directions. The results show that one structural feature of Sierpinski carpets called traps can have a strong influence on the observed diffusion properties.
In the third part, we investigate the effect of diffusion under the influence of external fields which change direction back and forth after a certain duration. The results show a strong dependence on the period of oscillation, the field strength and structural properties of the carpet.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Fraktal
Stochastischer Prozess
Anomalous diffusion
Complex
Monte Carlo Methods
Ngoc Anh, Do Hoang
Hoffmann, Karl Heinz
Radons, Guenter
Technische Universität Chemnitz
2010-03-08
2010-02-05
2010-02-05
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:57:07Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Anomalous diffusion and random walks on random fractals
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000205
eng
qucosa:19268
The purpose of this research is to investigate properties of diffusion processes
in porous media. Porous media are modelled by random Sierpinski carpets,
each carpet is constructed by mixing two different generators with the same
linear size. Diffusion on porous media is studied by performing random
walks on random Sierpinski carpets and is characterized by the random walk
dimension $d_w$.
In the first part of this work we study $d_w$ as a function of the ratio of constituents
in a mixture. The simulation results show that the resulting $d_w$ can
be the same as, higher or lower than $d_w$ of carpets made by a single constituent
generator. In the second part, we discuss the influence of static external
fields on the behavior of diffusion. The biased random walk is used to model
these phenomena and we report on many simulations with different field
strengths and field directions. The results show that one structural feature
of Sierpinski carpets called traps can have a strong influence on the observed
diffusion properties. In the third part, we investigate the effect of diffusion
under the influence of external fields which change direction back and forth
after a certain duration. The results show a strong dependence on the period
of oscillation, the field strength and structural properties of the carpet.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Fraktal
Stochastischer Prozess
Anomalous diffusion
Complex
Monte Carlo Methods
Ngoc Anh, Do Hoang
Hoffmann, Karl Heinz
Radons, Guenter
Technische Universität Chemnitz
2010-03-08
2010-02-05
2010-02-05
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:57:20Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:510
openaire
Adaptive Netzverfeinerung in der Formoptimierung mit der Methode der Diskreten Adjungierten
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000390
eng
Formoptimierung bezeichnet die Bestimmung der Geometrischen Gestalt eines Gebietes auf dem eine partielle Differentialgleichung (PDE) wirkt, sodass bestimmte gegebene Zielgrößen, welche von der Lösung der PDE abhängen, Extrema annehmen. Bei der Diskret Adjungierten Methode wird der Gradient einer Zielgröße bezüglich einer beliebigen Anzahl von Formparametern mit Hilfe der Lösung einer adjungierten Gleichung der diskretisierten PDE effizient ermittelt. Dieser Gradient wird dann in Verfahren der numerischen Optimierung verwendet um eine optimale Lösung zu suchen.
Da sowohl die Zielgröße als auch der Gradient für die diskretisierte PDE ermittelt werden, sind beide zunächst vom verwendeten Netz abhängig. Bei groben Netzen sind sogar Unstetigkeiten der diskreten Zielfunktion zu erwarten, wenn bei Änderungen der Formparameter sich das Netz unstetig ändert (z.B. Änderung Anzahl Knoten, Umschalten der Konnektivität). Mit zunehmender Feinheit der Netze verschwinden jedoch diese Unstetigkeiten aufgrund der Konvergenz der Diskretisierung.
Da im Zuge der Formoptimierung Zielgröße und Gradient für eine Vielzahl von Iterierten der Lösung bestimmt werden müssen, ist man bestrebt die Kosten einer einzelnen Auswertung möglichst gering zu halten, z.B. indem man mit nur moderat feinen oder adaptiv verfeinerten Netzen arbeitet.
Aufgabe dieser Diplomarbeit ist es zu untersuchen, ob mit gängigen Methoden adaptiv verfeinerte Netze hinreichende Genauigkeit der Auswertung von Zielgröße und Gradient erlauben und ob eventuell Anpassungen der Optimierungsstrategie an die adaptive Vernetzung notwendig sind. Für die Untersuchungen sind geeignete Modellprobleme aus der Festigkeitslehre zu wählen und zu untersuchen.
Shape optimization describes the determination of the geometric shape of a domain with a partial differential equation (PDE) with the purpose that a specific given performance function is minimized, its values depending on the solution of the PDE. The Discrete Adjoint Method can be used to evaluate the gradient of a performance function with respect to an arbitrary number of shape parameters by solving an adjoint equation of the discretized PDE. This gradient is used in the numerical optimization algorithm to search for the optimal solution.
As both function value and gradient are computed for the discretized PDE, they both fundamentally depend on the discretization. In using the coarse meshes, discontinuities in the discretized objective function can be expected if the changes in the shape parameters cause discontinuous changes in the mesh (e.g. change in the number of nodes, switching of connectivity). Due to the convergence of the discretization these discontinuities vanish with increasing fineness of the mesh.
In the course of shape optimization, function value and gradient require evaluation for a large number of iterations of the solution, therefore minimizing the costs of a single computation is desirable (e.g. using moderately or adaptively refined meshes).
Overall, the task of the diploma thesis is to investigate if adaptively refined meshes with established methods offer sufficient accuracy of the objective value and gradient, and if the optimization strategy requires readjustment to the adaptive mesh design. For the investigation, applicable model problems from the science of the strength of materials will be chosen and studied.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/510
ddc:510
Adaptives Verfahren
Adjungierte Differentialgleichung
Finite-Elemente-Methode
Gestaltoptimierung
Lamé-Gleichung
Finite Elemente Methode FEM
Finite element method
Formoptimierung
adaptive Netzverfeinerung
adaptive mesh refinement
discrete adjoint
diskrete Adjungierte
shape optimization
Günnel, Andreas
Meyer, Arnd
Schneider, René
Technische Universität Chemnitz
2010-04-15
2010-01-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19289
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19289/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19289/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19294
2021-03-29T09:57:25Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Synthese von Ferrocenylphosphan- und Ferrocenyldiphosphan-basierenden Übergangsmetallkomplexen sowie deren Verwendung in der homogenen Katalyse
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000437
ger
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Studien zur Modifizierung und Immobilisierung mono- und bidentater Ferrocenylphosphane an Carbosilan-Trägermolekülen durchgeführt.
Erstere wurden in die entsprechenden (p-Cymen)RuCl2-Komplexe überführt und als (Prä)Katalysatoren für die Oxopropylester-Synthese eingesetzt. Dabei wurden sowohl der Einfluss unterschiedlicher Ferrocenylphosphan-Liganden als auch der Effekt der Immobilisierung auf die katalytische Umsetzung herausgearbeitet.
Im Weiteren konnte eine neuartige Klasse funktionalisierter zweizähniger Diphosphane des dppf-Typs erschlossen und ihre Identität eindeutig belegt werden.
Geeignete Vertreter dieser Verbindungsklasse wurden wie die entsprechenden monodentaten Ferrocenylphosphane an Carbosilan-Grundgerüste angebunden und, nach Überführung in die entsprechenden PdCl2-Komplexe, als (Prä)Katalysatoren für Heck-Kreuzkupplungsreaktionen verwendet. Auch hier konnte der Effekt der Immobilisierung sowie der Einfluss der unterschiedlichen Phosphanliganden auf die katalytische Reaktion ermittelt werden.
Abschließend wurden Untersuchungen zur Verwendung monomerer Mesitylphosphan-substituierter Ferrocenyldiphosphane als Liganden in der Heck-Reaktion unterschiedlicher Arylhalogenide mit Acrylaten zu den entsprechenden Zimtsäureestern durchgeführt. Zur Bestimmung der katalytischen Leistungsfähigkeit wurde neben Reaktionstemperaturen und Katalysatorkonzentrationen insbesondere die verwendete Halogenkomponente variiert.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Ferrocen
Phosphane
Carbosilane
Ferrocenyl-Diphosphane
Ferrocenyl-Phosphane
Heck-Kreuzkupplung
Homogene Katalyse
Immobilisierung
NMR
Oxopropylester-Synthese
Palladium
Ruthenium
Schreiner, Claus
Lang, Heinrich
Mehring, Michael
Technische Universität Chemnitz
2010-04-19
2009-09-01
2010-01-29
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19294
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19294/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19294/attachment/ATT-7/
oai:qucosa:de:qucosa:19295
2021-03-29T09:57:26Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Investigations of nanoindentation data obtained by the combination of normal and mixed (normal and lateral) forces
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000448
eng
Mechanische Eigenschaften, wie z.B. der Elastizitätsmodul oder die Fließspannung, sind wichtige Materialgrößen,
um ein Material zu charakterisieren. Dies kann beispielsweise dazu dienen, ein Bauelement eines
MEMS unter Berücksichtigung seiner Funktion zu optimieren. Daher ist es nötig, eine Messmethode zur
Verfügung zu haben, die diese Größen auch in kleinen Dimensionen korrekt bestimmen kann, insbesondere
auch in dünnen Schichten. Deshalb wurde ein eigenes Konzept basierend auf der Kombination von elastischer
Modellierung und Nanoindentationsexperimenten in unserer Arbeitsgruppe entwickelt. Dieses Konzept
beruht auf der Theorie der sphärischen Indentation in geschichtete Materialien (Image Load Method). In
einem nächsten Schritt wurde dieser theoretische Ansatz erweitert, indem das Modell eines effektiven Indentors
mittels des Erweiterten Hertzschen Ansatzes in das ursprüngliche Modell implentiert wurde. Zur gleichen
Zeit wurden neue experimentelle Möglichkeiten entwickelt, die auf der Applikation einer definierten
Lateralkraft in einem Indentationsexperiment beruhen.
Bei der Auswertung dieser neuen experimentellen Methoden stellte sich heraus, dass die auf dem theoretischen
Modell basierenden Fittingprozeduren einen subjektiven Faktor aufweisen, sodass je nach Nutzer der
Auswertesoftware unterschiedliche Ergebnisse erhalten werden. Der Einfluss intrinsischer Spannungen auf
Indentationsexperimente wurde ebenfalls bisher noch nicht systematisch untersucht. Daher ist es die Aufgabe
dieser Arbeit, ebendiese offenen Fragen zu beantworten und die Methode der Nanoindentation weiter zu
optimieren, um dieser Messmethode neue Anwendungsgebiete zu eröffnen.
Die Untersuchungen zum Einfluss der intrinsischen Spannung auf die experimentell erhaltenen mechanischen
Eigenschaften einer dünnen Schicht beinhalten ein Modellexperiment mit einer Formgedächtnislegierung
(NiTinol), in welcher mittels einer eigens konstruierten Biegevorrichtung definierte biaxiale Spannungszustände
eingestellt werden können. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Berechnung des Von-
Mises-Spannungsfeldes mit dem Wert der intrinsischen Spannung korrigiert werden kann, so dass das erhaltene
Maximum der Von-Mises-Spannung dem tatsächlichen Wert der Fließspannung des Materials entspricht.
In der vorliegenden Arbeit werden des Weiteren detaillierte Untersuchungen der Entlastungskurven von Referenzmaterialien
(BK7-Glas) und geschichteten Materialien (CrN Schicht auf Si) durchgeführt, die auf Berkovich-
Indentationsmessungen beruhen. Dabei wurde insbesondere die Auswerteroutine basierend auf dem
Konzept des effektiven Indentors dahingehend weiterentwickelt, dass der bisherige subjektive Einfluss erheblich
reduziert werden konnte. Diese generell anwendbare Auswerteroutine (d0-Fit) zeichnet sich vor allem
durch ein hohes Maß an Nachvollziehbarkeit und Reproduzierbarkeit aus.
Mit der gleichzeitigen Anwendung einer Normal- und einer Lateralkraft in einem Indentationsexperiment
mit einem spitzen Indentor (Berkovich) ist es möglich, weitere Informationen über die mechanischen Eigenschaften
der untersuchten Probe zu gewinnen. Dabei wurde eine kritische Lateralkraft gefunden, die der kritischen
Normalkraft einer partiellen Be- und Entlastung mit sphärischen Indentoren analog ist. Hierbei konnte
die Möglichkeiten sowie Grenzen demonstriert werden, die das Modell des effektiven Indentors mit dem
erweiterten Hertzschen Ansatzes bei der Auswertung der erhalten Messkurven bereitstellt. Diese Untersuchungen
mit den bereits erwähnten Referenzmaterialien haben den Charakter eines empirischen Ansatzes.
Mechanical parameters, such as Young’s modulus or yield strength, are important material properties to characterize a material. These parameters can be used to optimize a construction unit of a MEMS with respect to its function for example. Therefore a measurement technique is needed that allows the determination of such mechanical properties even at very small length scales and especially in thin films. To assess the mechanical properties at small length scales and/or layered structures an experimental approach based on nanoindentation measurements and corresponding elastic modeling was developed within our working group. This approach uses the elastic theory of spherical indentation in layered structures based on a potential theory (Image Load Method). In a next step this theoretical approach was extended with implementation of the concept of the effectively shape indenter employing an extended Hertzian approach. At the same time new experimental techniques were developed opening the possibility to apply well defined lateral loads to nanoindentation experiments accompanied with precise measurement of the lateral loads and displacements.
The theoretical model bases on fitting procedures of the experimentally obtained curves. During the evaluation of this new experimental nanoindentation approach a subjective factor within the fitting procedures was found, so that depending on the user different results can be derived. Furthermore the influence of intrinsic stresses on the nanoindentation data was not investigated systematically so far. The task of this work is therefore the answering of these open questions and to optimize the method of nanoindentation to open new application possibilities for this new nanoindentation approach.
The investigations of the influence of the intrinsic stress on experimentally obtained mechanical properties of a thin film bases on a model experiment with a shape memory alloy (NiTinol). With the help of special designed bending device biaxial stress state can be induced in this material. It was shown that the calculation of the von Mises stress field can be corrected with the value of the intrinsic stress so that the obtained maximum of the von Mises stress corresponds to the yield strength of the material. Moreover it was shown that the onset of phase transformation from austenite to martensite under indentation loads corresponds to the von Mises stress criterion. In the present work detailed analysis of the unloading curves obtained with Berkovich nanoindentation on reference materials (BK7 borosilicate glass) and layered materials (CrN on Si substrate) was performed. The evaluation procedure was refined with respect to the subjective factor. The found procedure (d0-fit) is applicable in a general way and is characterized by a high degree of traceability and reproducibility.
Using mixed loading conditions with a normal and a lateral load application at the same time with a sharp indenter (Berkovich) further information on the mechanical characteristics of a material can be derived. A critical lateral force (CLF) was found which is analogous to the critical normal force in loading-partial unloading indentation with spherical indenters. During this investigation the possibilities as well as the limitations of the theoretical model based on the effectively shaped indenter together with the extended Hertzian approach for the analysis of experimentally obtain unloading curves was shown. It should be noted that these investigations with reference materials have empirical character.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Fließgrenze
Plastische Deformation
Effektiver Indentor
Elastische Deformation
Erweiterter Hertzscher Ansatz
Nanoindentation
Von-Mises-Spannung
intrinsische Spannung
kritische Lateralkraft
mechanische Eigenschaften
Molnár, Olena
Richter, Frank
Hoyer, Walter
Technische Universität Chemnitz
2010-04-26
2009-12-09
2010-04-16
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2021-03-29T09:57:31Z
qucosa:ubc
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ddc:500
openaire
Synthese und Funktionalisierung linearer und zyklischer aromatisch-aliphatischer Aminoketone vom MICHLERs Keton-Typ
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000511
ger
In der vorliegenden Arbeit wird die Synthese linearer und zyklischer Aminoketone via
nucleophiler aromatischer Substitution von fluorsubstituierten aromatischen Ketonen
mit sekundären, aliphatischen Diaminen vorgestellt. Durch eine Adaption der
Prozessparameter konnte eine elegante Methode zur Synthese fluorendgruppentragender
Oligomere sowie von definierten Makrozyklen entwickelt werden.
Die Modifizierung der Oligomere erfolgte sowohl durch Endgruppensubstitution als
auch durch Reaktionen an der Carbonylgruppe am Oligomerrückgrat. Als Funktionalisierungsreagenzien
wurden Mercaptoessigsäure, LAWESSONs Reagenz und N,N-Dimethylanilin
eingesetzt.
Die Umsetzung der Makrozyklen mit N,N-Dialkylanilinen ermöglicht die Synthese
zyklischer Triphenylmethanfarbstoffe. Die Untersuchung der optischen Eigenschaften
dieser zyklischen Kristallviolett-Derivate in Abhängigkeit des pH-Wertes und der
Natur des Lösungsmittels sowie der Sensitivität gegenüber Cyanid-Ionen erfolgte mit Hilfe der
UV/Vis-Spektroskopie.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Aminoketone
Kristallviolett
MALDI-MS
Makrocyclische Verbindungen
Nucleophile Substitution
Polykondensation
MICHLERs Keton
Triphenylmethanfarbstoffe
Anders, Susann
Spange, Stefan
Banert, Klaus
Technische Universität Chemnitz
2010-05-05
2010-01-08
2010-02-21
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2021-03-29T09:57:30Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Organic adsorbates on metal surfaces: PTCDA and NTCDA on Ag(110)
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000494
eng
Polyaromatic molecules functionalized with carboxylic groups have served as model systems for the growth of organic semiconducting films on a large variety of substrates. Most non-reactive substrates allow for a growth mode compatible with the bulk phase of the molecular crystal with two molecules in the unit cell, but some more reactive substrates including Ag(111) and Ag(110) can induce substantial changes in the first monolayer (ML). In the specific case of Ag(110), the adsorbate unit cell of both NTCDA and PTCDA resembles a brickwall structure, with a single molecule in the unit cell. From this finding, it can be concluded that the adsorbate-substrate interaction is stronger than typical inter-molecular binding energies in the respective bulk phases.
In the present work, the interactions between small Ag(110) clusters and a single NTCDA or PTCDA molecule are investigated with different ab initio techniques. Four major ingredients contribute to the binding between adsorbate and substrate: Directional
bonds between Ag atoms in the topmost layer and the oxygen atoms of the molecule, Pauli repulsion between filled orbitals of molecule and substrate, an attractive van-der-Waals interaction, and a negative net charge on the molecule inducing positive image charges in the substrate, resulting therefore in an attractive Coulomb interaction between these opposite charges. As both Hartree-Fock theory and density functional theory with typical gradient-corrected density functional do not contain any long range correlation energy required for dispersion interactions, we compare these approaches with the fastest numerical technique where the leading term of the van-der-Waals interaction is included, i.e. second order Møller-Plesset theory (MP2).
Both Hartree-Fock and density functional theories result in bended optimized geometries
where the adsorbate is interacting mainly via the oxygen atoms, with the core of the molecule repelled from the substrate. Only at the MP2 level, the inclusion of the major part of the attractive van-der-Waals interaction brings the adsorbate back to an arrangement close to parallel to the substrate, with very small differences in height between the different subunits. With respect to experimental data obtained on Ag(111), the calculated distance between adsorbate and substrate is somewhat smaller, indicating that the open Ag(110) surface interacts more strongly with the organic compounds.
This is consistent with the fact that only Ag(110) induces a brickwall unit cell of the adsorbate, a clear sign for a particularly large adsorption energy. The resulting model geometries are analysed in terms of cohesive energy, Mulliken charges, core level shifts, and vibrational properties.
Polyaromatische Moleküle, die mit Carboxylgruppen funktionalisiert wurden, haben als Modellsysteme für das Wachstum von organischen Halbleiterfilmen für eine breite Palette von Substraten gedient. Für die meisten nichtreaktiven Substrate ist ein zum molekularen Kristall kompatibles Wachstum mit zwei Monolagen pro Einheitszelle möglich, jedoch erzeugen reaktivere Substrate wie z.B. Ag(111) oder Ag(110) bereits substanzielle Modifikationen in der ersten Monolage. Im speziellen Fall von Ag(110) bildet die Adsorbateinheitszelle sowohl von NTCDA als auch PTCDA eine sogenannte brickwall structure heraus mit einem einzigen Molekül pro Einheitszelle. Aus dieser Beobachtung kann geschlussfolgert werden, dass die Adsorbat-Substrat-Wechselwirkung
stärker ist als die typischen intermolekularen Bindungsenergien in der entsprechenden Bulk-Phase.
In der vorliegenden Arbeit werden die Wechselwirkungen zwischen kleinen Ag(110)-Clustern und einem einzelnen NCTDA oder PTCDA-Molekül mit verschiedenen ab initio-Techniken untersucht. Im Wesentlichen tragen vier Hauptbestandteile zur Bindung zwischen Adsorbat und Substrat bei: Gerichtete Bindungen zwischen Ag-Atomen in der obersten Substratschicht und den Sauerstoffatomen des Moleküls, Pauli-Abstoßung zwischen besetzten Orbitalen von Molekül und Substrat, eine anziehende Van-der-Waals-Wechselwirkung sowie einer negativen Ladung des Moleküls und der dazugehörigen positiven Spiegelladung im Substrat, die zu einer anziehenden Coulombwechselwirkung führen. Da weder die Hartree-Fock-Theorie noch die Dichtefunktionaltheorie mit dem typischen gradientenkorrigierten Dichtefunktional die für Dispersionswechselwirkungen benötigte langreichweitige Korrelationsenergie beinhalten, vergleichen wir diese beiden Ansätze mit der schnellsten numerischen Methode, die den dominierenden Term der Van-der-Waals-Wechselwirkung beinhaltet, nämlich der Møller-Plesset-Theorie zweiter Ordnung (MP2). Sowohl die Hartree-Fock-Theorie als auch die Dichtefunktionaltheorie sagen verbogene optimierte Geometrien voraus, die vorwiegend durch die Sauerstoffatome interagieren, wohingegen die zentralen Teile des Moleküls vom Substrat abgestoßen werden. Lediglich die MP2, die den wesentlichen Teil der anziehenden Van-der-Waals-Wechselwirkung beinhaltet, sagt eine beinahe parallele Anordnung des Moleküls an das Substrat voraus, wobei die einzelnen Untereinheiten des Moleküls nur unwesentlich verschiedene Abstände zum Substrat haben. Im Vergleich zu experimentellen Daten für Ag(111) ist die berechnete Distanz zwischen Adsorbat und Substrat etwas kleiner, woraus sich schlussfolgern lässt, dass die offene Ag(110)-Oberfläche stärker mit den organischen Verbindungen interagiert. Das ist im Einklang mit der Tatsache, dass nur Ag(110) die brickwall-Struktur des Adsorbats besitzt, was ein deutliches Zeichen für eine hohe Adsorptionsenergie ist. Die resultierenden Modellgeometrien wurden bezüglich ihrer Kohäsionsenergie, Mullikenladungen, Kernelektronenniveauverschiebungen und vibrationeller Eigenschaften untersucht.
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ddc:500
Adsorption
Oberfläche
Perylendianhydrid
Ab initio
Organic semiconductor
Organischen Halbleiter
PTCDA
Surface
Abbasi, Afshin
Schreiber, Michael
Radehaus, Christian
Technische Universität Chemnitz
2010-05-03
2009-09-07
2010-02-22
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T09:57:34Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
ddc:620
ddc:621.3
openaire
Methods and Tools for Parametric Modeling and Simulation of Microsystems based on Finite Element Methods and Order Reduction Technologies
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000550
978-3-941003-16-3
eng
In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines effizienten Verfahrens zur parametrischen Finite Elemente Simulation von Mikrosystemen und zum Export dieser Modelle in Elektronik- und Systemsimulationswerkzeuge vorgestellt.
Parametrische FE-Modelle beschreiben den Einfluss von geometrischen Abmessungen, Schwankungen von Materialeigenschaften und veränderten Umgebungsbedingungen auf das Funktionsverhalten von Sensoren und Aktuatoren. Parametrische FE-Modelle werden für die Auswahl geeigneter Formelemente und deren Dimensionierung während des Entwurfsprozesses in der Mikrosystemtechnik benötigt. Weiterhin ermöglichen parametrische Modelle Sensitivitätsanalysen zur Bewertung des Einflusses von Toleranzen und Prozessschwankungen auf die Qualität von Fertigungsprozessen. In Gegensatz zu üblichen Sample- und Fitverfahren wird in dieser Arbeit eine Methode entwickelt, welche die Taylorkoeffizienten höherer Ordnung zur Beschreibung des Einflusses von Designparametern direkt aus der Finite-Elemente- Formulierung, durch Ableitungen der Systemmatrizen, ermittelt.
Durch Ordnungsreduktionsverfahren werden die parametrischen FE-Modelle in verschiedene Beschreibungssprachen für einen nachfolgenden Elektronik- und Schaltungsentwurf überführt. Dadurch wird es möglich, neben dem Sensor- und Aktuatorentwurf auch das Zusammenwirken von Mikrosystemen mit elektronischen Schaltungen in einer einheitlichen Simulationsumgebung zu analysieren und zu optimieren.
The thesis deals with advanced parametric modeling technologies based on differentiation of the finite element equations which account for parameter variations in a single FE run. The key idea of the new approach is to compute not only the governing system matrices of the FE problem but also high order partial derivatives with regard to design parameters by means of automatic differentiation. As result, Taylor vectors of the system’s response can be expanded in the vicinity of the initial position capturing dimensions and physical parameter. A novel approaches for the parametric MEMS simulation have been investigated for mechanical, electrostatic and fluidic domains in order to improve the computational efficiency.
Objective of reduced order modeling is to construct a simplified model which approximates the original system with reasonable accuracy for system level design of MEMS. The modal superposition technique is most suitable for system with flexible mechanical components because the deformation state of any flexible system can be accurately described by a linear combination of its lowest eigenvectors.
The developed simulation approach using parametric FE analyses to extract basis functions have been applied for parametric reduced order modeling. The successful implementation of a derivatives based technique for parameterization of macromodel by the example of microbeam and for exporting this macromodel into MATLAB/Similink to simulate dynamical behavior has been reported.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/620
ddc:620
Finite-Elemente-Methode
Sensitivitätsanalyse
Ableitungen höherer Ordnung
Automatic Differentiation
Automatisches Differenzieren
FE-Netzerstellung und –anpassung
Finite Element Method
Higher Order Derivatives
Mesh-morphing
Methode der modalen Superposition
Modal Superposition Method
Parametric Reduced Order Modelling
Parametric Simulation
Parametrische Ordnungsreduktion
Parametrische Simulation
Substructuring Technique
Substrukturtechnik
Kolchuzhin, Vladimir
Mehner, Jan
Wachutka, Gerhard
Technische Universität Chemnitz
Universitätsverlag der Technischen Universität Chemnitz
2010-05-27
2010-02-12
2010-05-12
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:57:59Z
qucosa:ubc
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doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:600
openaire
A CUSUM test for discrete monitoring of intensity of a Poisson process
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000862
eng
This paper deals with CUSUM tests for monitoring
of intensity parameter of a Poisson process if this
process can be observed in a restricted manner only at pregiven
equidistant time points. In this case the process can
be monitored by means of a CUSUM test for the parameter
of a corresponding Poisson distribution.
For rational reference parameter values the computation
of average run length is reduced to that of solving of a
system of simultaneous linear equations. The performance
of obtained CUSUM tests is discussed by means of corresponding
examples.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
CUSUM-Kontrollkarte
Statistischer Test
Average run length
CUSUM
Continuous inspection scheme
Poisson distribution
Poisson process
Sequential analysis
Sequential test
Eger, Karl-Heinz
Technische Universität Chemnitz
Mongolian University of Science and Technology, Power Engineering School
2010-06-13
Proceedings of ’The International Scientific Conference on Energy Industry Development and Ecology’, May 26-30, 2010, Ulaanbaatar, Mongolia, pp. 37-41.
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2021-03-29T09:58:04Z
qucosa:ubc
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ddc:500
ddc:600
openaire
Sequential probability ratio tests based on grouped observations
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000938
eng
This paper deals with sequential likelihood ratio
tests based on grouped observations.
It is demonstrated that the method of conjugated
parameter pairs known from the non-grouped case
can be extended to the grouped case obtaining
Waldlike approximations for the OC- and ASN-
function.
For near hypotheses so-called F-optimal
groupings are recommended.
As example an SPRT
based on grouped observations for the parameter
of an exponentially distributed random variable is
considered.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
Sequentieller Likelihoodverhältnistest
Sequentieller Test
ASN-function
Classified observations
Grouped observations
Hypotheses testing
OC-function
Operating characteristic function
Sequential analysis
Sequential likelihood ratio test
Sequential probability ratio test
Sequential test
Wald approximations
Eger, Karl-Heinz
Tsoy, Evgeni Borisovich
Technische Universität Chemnitz
Mongolian University of Science and Technology
2010-06-26
Proceedings of 'The Second International Forum on Strategic Technology - IFOST 2007', 3-5 October 2007, Ulaanbaatar, Mongolia, pp. 284-287.
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2021-03-29T09:58:04Z
qucosa:ubc
doc-type:preprint
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:600
openaire
Robustness of Sequential Probability Ratio Tests in Case of Nuisance Parameters
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000949
eng
This paper deals with the computation of OC- and ASN-function of sequential probability ratio tests in the multi-parameter case. In generalization of the method of conjugated parameter pairs Wald-like approximations are presented for the OC- and ASN-function. These characteristics can be used describing robustness properties of a sequential test in case of nuisance parameters.
As examples tests are considered for the mean and the variance of a normal distribution.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
Sequentieller Test
Statistischer Test
ASN-function
Conjugated parameter pairs
Normal distribution
Nuisance parameters
OC-function
Robustness
Sequential analysis
Sequential probability ratio test
Sequential test
Wald approximations
Eger, Karl-Heinz
Tsoy, Evgeni Borisovich
Technische Universität Chemnitz
2010-06-27
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:preprint
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doc-type:Text
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2021-03-29T09:58:07Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:500
openaire
Entwicklung einer offenen Softwareplattform für Visual Servoing
urn:nbn:de:bsz:ch1-201000972
ger
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, eine flexibel zu verwendende Plattform für Visual Servoing-Aufgaben zu Erstellen, mit der eine Vielzahl von verschiedenen Anwendungsfällen abgedeckt werden kann.
Kernaufgabe der Arbeit ist es dabei, verschiedene Verfahren der Gesichtserkennung (face detection) am Beispiel der Haar-Kaskade und -wiedererkennung (face recognition) am Beispiel von Eigenfaces und Fisherfaces zu betrachten und an ausführlichen Beispielen vorzustellen.
Dabei sollen allgemeine Grundbegriffe der Bildverarbeitung und bereits bekannte Verfahren vorgestellt und ihre Implementierung im Detail dargestellt werden.
Aus den dadurch gewonnen Erkenntnissen und dem sich ergebenden Anforderungsprofil an die zu entwickelnde Plattform leitet sich anschließend die Realisierung als eigenständige Anwendung ab.
Hierbei ist weiterhin zu untersuchen, wie die neu zu entwickelnde Software zukunftssicher und in Hinblick auf einen möglichen Einsatz in Praktika einfach zu verwenden realisiert werden kann.
Sämtliche während der Arbeit entstandenen Programme und Quellcodes werden auf einem separaten Datenträger zur Verfügung gestellt. Eine komplett funktionsfähige Entwicklungsumgebung wird als virtuelle Maschine beigelegt.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
Bildverarbeitung
Programmierumgebung
Programmierung
AdaBoost
Boosting
C#
C/C++
Eigenfaces
Eigengesichter
Emgu
Fisherfaces
Gesichtserkennung
Gesichtswiedererkennung
Haar-Kaskade
LDA
Matlab
OpenCV
PCA
face detection
face recognition
Sprößig, Sören
Zschocke, Gunnar
Suchý, Jozef
Technische Universität Chemnitz
2010-06-29
2010-06-28
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
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2021-03-29T09:58:22Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Strukturelle, mechanische und tribologische Charakterisierung von Sol-Gel-Schichten mit eingebetteten anorganischen fullerenartigen Wolframdisulfid-Partikeln
urn:nbn:de:bsz:ch1-201001187
ger
Die Herstellung von Kompositschichten aus unterschiedlichen Materialien mit verbesserten Schichteigenschaften stellt einen in den letzten Jahren intensiv erforschten Bereich der Dünnschichttechnik dar. Eine Methode zur Präparation solcher Kompositschichten besteht darin, Nano- oder Mikropartikel in eine Matrix aus einem anderen Material einzubringen. In der vorliegenden Arbeit werden so bis zu einige Mikrometer dicke Kompositschichten untersucht, die mit einem Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurden und die bis zu 30 Gew.-% Wolframdisulfid-Partikel enthalten, welche als anorganische Fullerene typische Teilchengrößen von etwa 100 nm bis 200 nm aufweisen. Zwei unterschiedliche Arten an Kompositschichten mit eingebetteten Partikeln aus Wolframdisulfid werden hergestellt: Zum einen Schichten mit einer deutlich steiferen Matrix aus Aluminiumoxid und zum anderen Schichten mit einer Matrix aus organisch modifiziertem Siliziumoxid.
Die strukturelle Charakterisierung der Schichten erfolgt über verschiedene analytische Verfahren. So werden die Kristallstruktur und chemische Zusammensetzung der Schichten mit Hilfe von Röntgenbeugungs- und Röntgenfluoreszenzmessungen sowie energiedispersiver Röntgenspektroskopie ermittelt. Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie werden verwendet, um Aufschluss über die Verteilung der Wolframdisulfid-Partikel und ihren Einschluss in die jeweilige Matrix zu erhalten. Weiterhin werden die Rauheit und das Versagen der Schichthaftung auf dem Substrat untersucht. Der Einfluss der inkorporierten Partikel sowie der Herstellungstemperatur der Proben auf die mechanischen Eigenschaften der Kompositschichten wie Härte und E-Modul werden experimentell mit Nanoindentationsmessungen sowie theoretisch mittels verschiedener Modelle für effektive Materialien ermittelt. Schließlich erfolgt eine Charakterisierung der tribologischen Eigenschaften der Kompositschichten im Vergleich zu undotierten Schichten aus Aluminiumoxid oder organisch modifiziertem Siliziumoxid. Mit Hilfe einer Kugel-Scheibe-Geometrie wird der Reibkoeffizient der Schichten unter verschiedenen Bedingungen gemessen. Dabei zeigt sich, dass bei ausreichender Menge des eingeschlossenen Wolframdisulfids ein reibungsmindernder Effekt auftritt, was vielversprechend für eine mögliche Anwendung solcher Kompositschichten ist.
The preparation of composite coatings consisting of different materials with improved properties has been an intensively studied area of thin film technology in recent years. One method to prepare such composite coatings is the incorporation of nano or micro particles into a matrix of a different material. In this thesis, such composite coatings are investigated which have been prepared via a sol-gel route und contain up to about 30 wt.-% tungsten disulfide particles. These inorganic fullerenes have typical particle sizes of about 100 nm to 200 nm. Two different types of composite coatings with a thickness of up to a few micrometers and with embedded tungsten disulfide particles are prepared: First, coatings with a relatively stiff alumina matrix, and second, coatings with a matrix made of organically modified silica.
Different analytical methods are used for the structural characterization of the coatings. The crystal structure and the chemical composition of the coatings are determined via x-ray diffraction and x-ray fluorescence measurements and via energy-dispersive x-ray spectroscopy. Through scanning and transmission electron microscopy the incorporation and the distribution of the tungsten disulfide particles in the respective matrix are analysed. Furthermore, the roughness and the adhesion of the coatings on the substrate are investigated. The influence of the embedded particles and of the temperature of the final heat treatment during the sample preparation on the mechanical properties, like elastic modulus and hardness, of the composite coatings are measured through nanoindentation testing. These experimental results are compared with theoretical values determined via different analytical models for effective materials. Finally, the tribological behavior of the composite coatings is investigated in comparison to pure coatings made of alumina or organically modified silica. With ball-on-disc tests the coefficient of friction of the coatings is measured under different conditions. It can be seen that the incorporation of a sufficiently high amount of tungsten disulfide leads to a strong reduction of friction, which is promising for a possible application of such composite coatings.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Festschmierstoff
Nanopartikel
Schmierung
Sol-Gel-Verfahren
Tribologie
Verschleißschutz
Aluminiumoxid
Kompositschicht
Nanoindentation
Wolframdisulfid
anorganische Fullerene
dünne Schichten
organisch modifiziertes Siliziumoxid
Hattermann, Hilke
Richter, Frank
Richter, Asta
Technische Universität Chemnitz
2010-08-19
2010-05-12
2010-07-30
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
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2021-03-29T09:58:40Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Entwicklung einer monolithisch integrierten 2,44 GHz Phasenregelschleife in der LFoundry 150nm-CMOS Technologie
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-61765
ger
Die Spezifikationen und Toleranzbereiche heutiger Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungstechnologien nehmen immer weiter an Komplexität, aufgrund der steigenden Informationsmenge, zu. Zur Verarbeitung von Daten in Frequenzbereichen oberhalb von einem Gigahertz sind Referenzsignale notwendig, welche ein äußerst geringes Phasenrauschen aufweisen um benachbarte Kanäle nicht zu beeinflussen. Diese Referenzsignale werden in Mischerschaltungen zur Modulation oder Demodulation zwischen radio frequency (RF)- und intermediate frequency (IF)-Signalen verwendet. Die benötigte Signalform ist eine Sinusschwingung, die nicht durch digitale Schaltungsblöcke erzeugt werden kann. Daher ist die Notwendigkeit von analogen LC-Oszillatoren gegeben. Die Erzeugung von höchst stabilen und hochfrequenten Signalen war lange Zeit teuren Silizium-Germanium-Technologien vorbehalten. Jedoch erfordert der steigende Integrationsgrad und der hart umkämpfte Markt, die Entwicklung von RF-Schaltungen in günstigen CMOS-Technologien. In Zusammenarbeit mit der Landshut Silicon Foundry soll dazu eine monolithisch integrierte Phase-Locked Loop (PLL) mit einer mittleren Ausgangsfrequenz von 2,44 GHz und einem Phasenrauschen kleiner -115 dBc/Hz bei einem Abstand von 1 MHz vom Träger entwickelt werden. Dabei wird das Hauptaugenmerk auf den Kern der PLL gelegt, welcher einen spannungsgesteuerten Oszillator, einen Phasen-/Frequenzdetektor, eine Ladungspumpe, einen Schleifenfilter und einen Frequenzteiler beinhaltet. Außerdem sollen Testszenarien vorgestellt werden, um die Eigenschaften der gefertigten PLL zu bestimmen und zu vergleichen.
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ddc:500
Phasenregelkreis
VCO
PLL, Phasenregelschleife, Schleifenfilter, Frequenzteiler, Phasendetektor, LFoundry, Ladungspumpe, spannungsgesteuerter Oszillator
PLL, phase-locked loop, loopfilter, frequency divider, phase detetector, LFoundry, charge pump, voltage controlled oszillator, VCO
Scheibe, Niko
Blum, Andreas
Horstmann, John Thomas
Technische Universität Chemnitz
2010-11-25
2010-08-16
2010-08-30
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doc-type:masterThesis
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2021-03-29T09:58:41Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:610
openaire
Bewegungswissenschaftliche Objektivierbarkeit von funktionaler Passform am Beispiel des Laufschuhs
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-61839
ger
Passform gehört neben Stabilität und Dämpfung zu den wichtigsten Eigenschaften eines Laufschuhs. Seit den 70er Jahren beschäftigen sich Industrie und Forschung mit der Optimierung von Laufschuhen. Dabei wurden vorrangig Stütz- und Dämpfungskonzepte entwickelt und die Pronation als vermeidliche Verletzungsursache analysiert, während der Passform wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde.
Erst in den letzten Jahren zeichnet sich ein neuer Trend in der Schuhindustrie und Forschung ab. Durch den Einsatz von Mehrweitensystemen, bei denen in einer Größe unterschiedliche Weiten des Schuhs angeboten werden, wird versucht, die zunehmende Bedeutung von Passform zu berücksichtigen (Walther & Mayer 2008).
Trotz dieses neuerlichen Fortschritts bzgl. der Passform als wesentlicher Parameter im Laufschuhbereich gibt es keine (einheitliche) Definition von Passform. Nicht bekannt ist, wie Passform quantifiziert werden kann, und daher ist die Umsetzung unklar, wie z. B. einzelne Passformtypen abgestuft werden müssen.
In der Literatur lassen sich kaum Studien finden, in denen sich mit der Thematik Passform beschäftigt wurde. Aktuell weiß man nicht, ob Probanden Modifikationen in der Passform von Schuhen überhaupt wahrnehmen können.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit war es mithilfe eines komplexen Studiendesigns aus mechanischen, biomechanischen, anthropometrischen und subjektiv-sensorischen Messverfahren mögliche subjektive und objektive Kriterien herauszuarbeiten, um eine konkrete Definition von Passform aufzustellen und erste Ansätze zur Objektivierung von Passform zu liefern.
Dabei sollte analysiert werden, ob Passform in bestimmten Bereichen des Schuhs von Probanden wahrgenommen und unterschieden werden kann. In diesem Zusammenhang interessierte, welche Art von Passform bei Laufschuhen präferiert wird und ob die Fußform des Läufers sowie die Sensibilität am Fuß im Zusammenhang mit der Bewertung von Passform stehen. Zudem sollte der Zusammenhang zwischen biomechanischen Laufparametern und der subjektiven Wahrnehmung von Passform untersucht werden.
Zunächst wurde in einer Studie analysiert, ob es zu einer Veränderung von Fußdimensionen über den Tag kommt, da dazu uneinheitliche Ergebnisse in der Literatur vorliegen. Hintergrund war das Fußdimensionen veränderbar sind und diese Veränderungen mögliche Auswirkungen auf die Passform von Schuhen haben könnten und somit bei der Betrachtung von Passform berücksichtigt werden müssten. Dabei wurden von 66 Probanden morgens und abends beide Füße mit einem 3D-Fußscanner vermessen. Die Ergebnisse zeigen keine relevanten Veränderungen im Fußvolumen oder anderen Fußdimensionen. Vergleiche in der Literatur weisen z. T. gegenteilige Ergebnisse auf. Dieser Widerspruch kann nicht abschließend gelöst werden.
Bezüglich der Sensibilität am Fuß lassen sich nur wenige Informationen in der Literatur finden. Infolgedessen wurde in der Dissertation eine zweite Studie durchgeführt, in der die 2-Punktschwellen an verschiedenen Bereichen des Fußes ermittelt wurden, um mögliche Unterschiede in der räumlichen Wahrnehmung herauszuarbeiten.
Mithilfe von Konfidenzintervallen war es möglich, relevante Unterschiede zwischen den verschiedenen anatomischen Bereichen des Fußes aufzuzeigen. Die Ergebnisse belegen, dass die niedrigsten 2-Punktschwellen, d. h. die sensibelsten Stellen, im Bereich der Zehen liegen, und die höchsten 2-Punktschwellen, d. h. die unsensibelsten Stellen, im dorsalen Bereich des Fußes zu finden sind. Folglich wurde die 2-Punktschwellen-bestimmung bei der Studie zur Passformbewertung eingesetzt, um den Zusammenhang zwischen räumlicher Wahrnehmung und subjektiver Bewertung von Passform zu analysieren. Die Ergebnisse müssen allerdings mit Einschränkung betrachtet werden, da die Gütekriterien sehr gering sind.
Den Schwerpunkt der Dissertation bildeten zwei Studien zur Passformbewertung, eine mit kommerziellen Laufschuhen und eine mit selbstkonstruierten Laufschuhen, die nach fest definierten Maßen konstruiert wurden. 30 bzw. 33 männliche Probanden – überwiegend erfahrene Läufer – wurden gebeten mit unterschiedlichen Passformtypen zu laufen und diese hinsichtlich ihrer Passform zu bewerten. Neben der Erfassung der subjektiven Wahrnehmung und Komfortbewertung führten die Probanden mit allen Schuhbe-dingungen eine biomechanische Laufanalyse durch. Des Weiteren wurden die Schuhe mechanisch getestet und die Füße der Probanden mit Hilfe eines 3D-Fußscanners vermessen. In der Studie mit selbstkonstruierten Laufschuhen wurde zudem ein sensorischer Test durchgeführt und die 2-Punktschwellen des Fußes bei den Probanden ermittelt.
Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der Studien, dass Probanden eine enge Passform gegenüber einer weiten Passform präferieren. Zudem können Probanden Passformunterschiede in den Schuhbereichen Fersenbreite, Ballenbreite, Zehenhöhe und Schuhlänge richtig wahrnehmen, wenn die Schuhe in mehreren Bereichen diese Veränderung der Passform aufweisen. Sind die Schuhe nur in einem Bereich verändert, nehmen die Probanden nur in dem Schuhbereich Zehenhöhe Veränderungen wahr.
Folglich ist ein Zusammenhang zwischen Fußsensorik und der Wahrnehmung von Passform in der Zehenhöhe erkennbar, da die Passform im Zehenbereich, der die geringsten 2-Punktschwellen aufweist und somit am sensibelsten ist, wahrgenommen und Veränderungen bemerkt werden können.
Ebenfalls ist zwischen der subjektiven Bewertung der Passform und vor allem dem biomechanischen Laufparameter „tibiale Spitzenbeschleunigung“ ein Zusammenhang erkennbar. Hierbei scheint eine negative Komfortbewertung und Instabilität des Schuhs zu einer Adaptation des Laufstils z. B. ein flacheres Aufsetzen des Fußes zu führen, was in einer Reduzierung des biomechanischen Parameters „tibiale Spitzenbeschleunigung“ resultiert. Diese Schlussfolgerung muss in zukünftigen Studien durch kinematische Analysen bestätigt werden.
Abschließend kann festgehalten werden, dass die vorliegende Arbeit erste Ansätze zur Objektivierbarkeit von funktionaler Passform liefern konnte. Bis dahin nicht beachtete Aspekte wie der Zusammenhang zwischen subjektiver Wahrnehmung von Passform und Fußsensorik sowie biomechanischen Laufparametern wurden untersucht.
Weitere Ansätze zur Objektivierbarkeit von Passform konnten aufgezeigt werden, die in zukünftigen Studien aufgegriffen und vor allem in Bezug auf die Wahrnehmung von Passform noch näher untersucht werden sollten, um den Weg zu einem funktionalen und komfortablen Schuhwerk zu ebnen.:1 EINLEITUNG 1
2 THEORETISCHER HINTERGRUND UND LITERATURBESPRECHUNG 6
2.1 FUßANATOMIE 6
2.2 STANDARDS DER LAUFSCHUHTESTUNG 10
2.2.1 Biomechanische Laufanalyse 10
2.2.2 Mechanische Prüfung von Laufschuhen 12
2.3 OBJEKTIVE UND SUBJEKTIVE KRITERIEN ZUR BESTIMMUNG VON PASSFORM 15
2.3.1 Studien zur Fußanatomie 16
2.3.2 Komfortstudien 21
2.3.3 Studien zur Passformbewertung und Passformpräferenz 25
2.3.4 Studien zum Zusammenhang von Fußsensibilität und Komfortbewertung 26
2.3.5 Defizite bisheriger Studien und Schlussfolgerungen 27
3 ZIELSTELLUNG DER ARBEIT UND FRAGESTELLUNGEN 29
4 ANSATZ ZUR OBJEKTIVIERBARKEIT VON FUNKTIONALER PASSFORM 32
4.1 FUßANTHROPOMETRISCHE MESSVERFAHREN 32
4.1.1 Methodik 34
4.1.2 Ergebnisse und Diskussion 37
4.1.3 Methodenkritik 40
4.2 SUBJEKTIV-SENSORISCHE MESSVERFAHREN 41
4.2.1 Sensorik – 2-Punktschwellen 43
4.2.2 Methodik zur Bestimmung der Gütekriterien von 2-Punktschwellen 46
4.2.3 Ergebnisse und Diskussion der Reliabilitätsstudie 49
4.2.4 Methodik der 2-Punktschwellen-Studie 53
4.2.5 Ergebnisse und Diskussion der 2-Punktschwellen-Studie 55
4.2.6 Methodenkritik zur Bestimmung von 2-Punktschwellen 58
4.2.7 Erfassung der subjektiven Bewertung 58
4.3 ZUSAMMENFASSUNG BISHERIGER ERKENNTNISSE 61
4.4 ANWENDUNGSBEREICH: LAUFSCHUHE 62
4.4.1 Schuhaufbau 62
4.4.2 Innenschuhmessung 67
4.5 STUDIE ZUR PASSFORMBEWERTUNG MIT KOMMERZIELLEN LAUFSCHUHEN 70
4.5.1 Methodik 70
4.5.2 Ergebnisse und Diskussion 74
4.5.3 Zusammenfassung 95
4.5.4 Methodenkritik und Schlussfolgerungen 96
4.6 STUDIE ZUR PASSFORMBEWERTUNG MIT SELBSTKONSTRUIERTEN LAUFSCHUHEN 97
4.6.1 Methodik 97
4.6.2 Ergebnisse und Diskussion 101
4.6.3 Zusammenfassung 126
4.6.4 Methodenkritik und Schlussfolgerungen 127
5 DISKUSSION IM ZUSAMMENHANG UND NEUE DEFINITION VON FUNKTIONALER PASSFORM 128
6 ZUSAMMENFASSUNG 139
7 LITERATURVERZEICHNIS 142
ABBILDUNGSVERZEICHNIS I
TABELLENVERZEICHNIS IV
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS V
ANHANG VII
ERKLÄRUNG XV
WISSENSCHAFTLICHER LEBENSLAUF XVI
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ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/610
ddc:610
Laufschuh; Bewegungswissenschaft
funktionale Passform, Laufschuh, subjektive Bewertung
functional fit, running shoe, subjective evaluation
Kunde, Sabrina
Milani, Thomas L.
Grau, Stefan
Technische Universität Chemnitz
2010-10-21
2010-05-03
2010-10-11
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T10:03:20Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
openaire
Catalytic Tubular Micro-Jet Engines
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-92005
eng
This dissertation offers demonstrations of autonomous catalytic microtubes (microjet engines) with tunable diameters ranging from micro- to nanoscale and lengths from 50 μm to 1 mm. These results open the door to effective microengines and represent the entry in the Guinness Book of World Records for “the smallest man-made jet engine.”
Several attractive methodologies of machine-based functions at the micro- and nanoscale are shown. For instance, catalytic Ti/Cr/Pt microjets, which are integrated on a planar substrate, can operate as “on chip” chemical micropumps by decomposition of hydrogen peroxide fuel into oxygen bubbles and water. When released from a substrate, microjets self-propel autonomously in solution. The incorporation of ferromagnetic layer (Fe) into the rolled-up geometry enables their remote control using external magnetic field. Such microjets were used to load, transport, deliver and assemble multiple cargo particles, including biological cells in bulk solutions and microfluidic channels. Furthermore, it is demonstrated that for microjets that are fixed to or self-propelled above a platinum patterned surface, the microengine power/speed can be controlled using a white lightsource. A change in intensity of the white light leads to a controllable switching “off” and “on” of the microengine power on demand. Light degrades a local concentration of the hydrogen peroxide fuel and surface tension and subsequently suppresses the generation of oxygen microbubbles.
In the next step, the diameter of the microjets was rigorously reduced to 250 nm by using hybrid heteroepitaxial/catalytic InGaAs/GaAs/Cr/Pt nanotubes. Due to asymmetry of the rolled-up layers, these nanojets move in corkscrew-like motions and act as “self-propelled nanotools,” which were used in the next step to transport yeast cells and drill into fixed cancer Hela cells. Although it is well-known that hydrogen peroxide cannot be used to sustain viable cellular function, it is however conceivable that alternative fuels, such as glucose, might enable operation of such nanotools under biologically compatible conditions. As a first step to achieve this goal, demonstrations were made using metal-enzyme biocatalytic Ti/Au/SAM/Catalase microengines.
Synthetic components with competing interactions are well-suited to study the emergence of their collective behavior, such as swarms of large numbers of individuals. Microengines’ self-organization in bistable swarms is shown at the air-liquid interface of the mixture of propylene carbonate and hydrogen peroxide. Microengines act as “water striders.” Buoyed by oxygen bubbles, they self-propel via the microbubble recoiling mechanism and, depending on the bubbles’ sizes, self-organize into swarms due to the meniscus climbing effect. These reversible swarms depend on the microengine power, which competes against attracting surface tension force.
The demonstrated microjet engines show great promise for emerging applications, including biomedical, on-chip, environmental, and robotic micromachines. Furthermore, a key method discovered, entitled “rolled-up nanotechnology on polymers,” allowed for the fabrication of highly parallel arrays of microtubes with multiple functionalities and aimed for different purposes.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Luftstrahltriebwerk; Katalysator; Wasserstoffperoxid; Nanotechnologie; Selbstorganisation
Mikro-Düsenantrieb, Mikro-Maschine, Nano-Maschine, Katalysator, Autonom, Remote Control, Mikro-Luftblase, Wasserstoffperoxid, Nanotechnologie, Selbstorganisation
Microjet engine, micromachine, nanomachine, catalyst, autonomous, remote control, microbubble, hydrogen peroxide, nanotechnology, self-organization
Solovev, Alexander Alexandrovich
Schmidt, Oliver G.
Lang, Heinrich
Chemnitz University of Technology
Institute for Integrative Nanosciences, IFW Dresden
2012-07-26
2012-03-29
2012-06-26
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T10:03:38Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
ddc:540
openaire
Nanostrukturierter Kohlenstoff durch Zwillingspolymerisation an Hart-Templaten
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-96391
ger
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Herstellung von nanostrukturierten Kohlenstoffen. Die Synthese erfolgt dabei durch die Zwillingspolymerisation der siliziumhaltigen Zwillingsmonomere 2,2’Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin] sowie Tetrafurfuryloxysilan. Die entstehenden Nanokomposite werden anschließend carbonisiert und das SiO2-Netzwerk herausgelöst. Die Zwillingsmonomere wurden dabei zunächst templatfrei umgesetzt, um Einflüsse verschiedener Reaktionsparameter auf die Eigenschaften der erhaltenen Kohlenstoffe zu evaluieren. Des Weiteren wurde studiert, wie sich die Zugabe von Hart-Templaten auf das Polymerisationsverhalten der Zwillingsmonomere, sowie die Porosität und Morphologie der daraus resultierenden Kohlenstoffe auswirkt. Für die Charakterisierung der nanostrukturierten Kohlenstoffe wurde vorwiegend auf Elektronenmikroskopie und Stickstoffsorptions-Experimente zurückgegriffen. Mit Hilfe der Zwillingspolymerisation an Hart-Templaten, wie SiO2-Partikeln, Glasfasern und ORMOCER®en konnte die Morphologie, Geometrie, Größe und Porentextur der Kohlenstoffe eingestellt und ein modulares Synthesekonzept für poröse, nanostrukturierte Kohlenstoffe entwickelt werden. Ferner wurden ausgewählte Kohlenstoffe auf Anwendung als Wasserstoffspeicher und Elektrodenmaterial in Lithium-Schwefel-Zellen getestet. In diesem Zusammenhang wurden die Thermogravimetrie, die Differenzkalorimetrie und Stickstoff-Sorptionsmessungen eingesetzt, um die Batterieeigenschaften in Zukunft ohne das Durchführen aufwendiger Zelltests zu prognostizieren.
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ddc:500
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ddc:540
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ddc:541
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ddc:542
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ddc:543
Kohlenstoff; Batterie; Sorption
Zwillingspolymerisation, poröser Kohlenstoff, Kohlenstoffhohlkörper, Hart-Templatsynthese, Stickstoff-Sorption, Lithium-Schwefel-Batterie, Kohlenstoff-Schwefel-Hybride, Templat
Twin-Polymerization, porous carbon, hart-template synthesis, nitrogen-sorption, lithium-sulfur battery
Böttger-Hiller, Falko
Spange, Stefan
Mehring, Michael
Technische Universität Chemnitz
2012-09-19
2012-07-03
2012-09-13
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T10:04:02Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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ddc:500
ddc:620
ddc:621.3
openaire
Rolled-up microtubes as components for Lab-on-a-Chip devices
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-100312
eng
Rolled-up nanotechnology based on strain-engineering is a powerful tool to manufacture three-dimensional hollow structures made of virtually any kind of material on a large variety of substrates. The aim of this thesis is to address the key features of different on- and off-chip applications of rolled-up microtubes through modification of their basic framework. The modification of the framework pertains to the tubular structure, in particular the diameter of the microtube, and the material which it is made of, hence achieving different functionalities of the final rolled-up structure. The tuning of the microtube diameter which is adjusted to the individual size of an object allows on-chip studies of single cells in artificial narrow cavities, for example. Another modification of the framework is the addition of a catalytic layer which turns the microtube into a self-propelled catalytic micro-engine. Furthermore, the tuneability of the diameter can have applications ranging from nanotools for drilling into cells, to cargo transporters in microfluidic channels. Especially rolled-up microtubes based on low-cost and easy to deposit materials, such as silicon oxides, can enable the exploration of novel systems for several scientific topics. The main objective of this thesis is to combine microfluidic features of rolled-up structures with optical sensor capabilities of silicon oxide microtubes acting as optical ring resonators, and to integrate these into a Lab-on-a-Chip system. Therefore, a new concept of microfluidic integration is developed in order to establish an inexpensive, reliable and reproducible fabrication process which also sustains the optical capabilities of the microtubes. These integrated microtubes act as optofluidic refractrometric sensors which detect changes in the refractive index of analytes using photoluminescence spectroscopy. The thesis concludes with a demonstration of a functional portable sensor device with several integrated optofluidic sensors.
Die auf verspannten Dünnschichten basierende „rolled-up nanotechnologie“ ist eine leistungsfähige Methode um dreidimensionale hohle Strukturen (Mikroröhrchen) aus nahezu jeder Art von Material auf einer großen Vielfalt von Substraten herzustellen.
Ausgehend von der Möglichkeit der Skalierung des Röhrchendurchmessers und der Modifikation der Funktionalität des Röhrchens durch Einsatz verschiedener Materialien und Oberflächenfunktionalisierungen kann eine große Anzahl an verschiedenen Anwendungen ermöglicht werden. Eine Anwendung behandelt unter anderem on-chip Studien einzelner Zellen wobei die Mikroröhrchen, an die Größe der Zelle angepasste, Reaktionscontainer darstellen. Eine weitere Modifikation der Funktionalität der Mikroröhrchen kann durch das Aufbringen einer katalytischen Schicht realisiert werden, wodurch das Mikroröhrchen zu einem selbstangetriebenen katalytischen Mikro-Motor wird.
Hauptziel dieser Arbeit ist es Mikrometer große optisch aktive Glasröhrchen herzustellen, diese mikrofluidisch zu kontaktieren und als Sensoren in Lab-on-a-Chip Systeme zu integrieren. Die integrierten Glasröhrchen arbeiten als optofluidische Ringresonatoren, welche die Veränderungen des Brechungsindex von Fluiden im inneren des Röhrchens durch Änderungen im Evaneszenzfeld detektieren können. Die Funktionsfähigkeit eines Demonstrators wird mit verschiedenen Flüssigkeiten gezeigt, dabei kommt ein Fotolumineszenz Spektrometer zum Anregen des Evaneszenzfeldes und Auslesen des Signals zum Einsatz. Die entwickelte Integrationsmethode ist eine Basis für ein kostengünstiges, zuverlässiges und reproduzierbares Herstellungsverfahren von optofluidischen Mikrochips basierend auf optisch aktiven Mikroröhrchen.
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ddc:500
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ddc:620
info:eu-repo/classification/ddc/621
ddc:621
Ringresonator; Fluidik; Lab on a Chip; Nanotechnologie; MEMS; Mikrofluidik; Optischer Sensor
Aufrolltechnologie, verspannte Membranen, Mikroröhrchen, Lab-on-a-Chip, Optofluidik, optische Ringresonantoren, Photolumineszenz Spektroskopie, Sensor, Brechungsindex
rolled-up nanotechnology, strain-engineering, microtube, on-chip integration, lab-on-a-chip, microfluidic, optofluidic, optical ring resonator, photoluminescence spectroscopy, refractrometric sensing, sensor
Harazim, Stefan M.
Schmidt, Oliver G.
Geßner, Thomas
Technische Universität Chemnitz
2012-11-29
2012-05-22
2012-11-09
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T10:04:11Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
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ddc:500
ddc:600
openaire
Erhöhung der Qualität und Verfügbarkeit von satellitengestützter Referenzsensorik durch Smoothing im Postprocessing
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-102106
ger
In dieser Arbeit werden Postprocessing-Verfahren zum Steigern der Genauigkeit und Verfügbarkeit satellitengestützer Positionierungsverfahren, die ohne Inertialsensorik auskommen, untersucht. Ziel ist es, auch unter schwierigen Empfangsbedingungen, wie sie in urbanen Gebieten herrschen, eine Trajektorie zu erzeugen, deren Genauigkeit sie als Referenz für andere Verfahren qualifiziert. Zwei Ansätze werdenverfolgt: Die Verwendung von IGS-Daten sowie das Smoothing unter Einbeziehung von Sensoren aus der Fahrzeugodometrie. Es wird gezeigt, dass durch die Verwendung von IGS-Daten eine Verringerung des Fehlers um 50% bis 70% erreicht werden kann. Weiterhin demonstrierten die Smoothing-Verfahren, dass sie in der Lage sind, auch unter schlechten Empfangsbedingungen immer eine Genauigkeit im Dezimeterbereich zu erzielen.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
Glättung; Bayes-Verfahren; GPS
Postprocessing, Glättung, Bayes-Filter, GPS, GNSS, INS, UKF, UKS, URTSS, Referenztrajektorie, DCB, SP3, IONEX, ANTEX, Odometrie
Postprocessing, Smoothing, Bayes-Filter, GPS, GNSS, INS, UKF, UKS, URTSS, reference position, DCB, SP3, IONEX, ANTEX
Bauer, Stefan
Rünger, Gudula
Obst, Marcus
Hofmann, Michael
Technische Universität Chemitz
2013-02-02
2012-09-10
2012-11-08
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doc-type:masterThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T10:04:19Z
qucosa:ubc
doc-type:bachelorThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:530
ddc:540
openaire
Ab-initio studies of reactions to functionalize carbon nanotubes
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-103907
eng
Since the rediscovery of carbon nanotubes (CNTs) due to the publication of Sumio Iijima's article Helical microtubules of graphitic carbon in the magazine Nature in 1991 the interest in carbon nanotubes has rapidly increased.
This bachelor thesis also deals with this popular material with the aim to functionalize CNTs for further uses in the microelectronic industry. A promising approach is the functionalization of the CNTs with metal nanoparticles or metal films. To achieve this, one can perform an atomic layer deposition (ALD) on CNTs. In the present work the Trimethylaluminum (TMA) ALD is the chosen process for the functionalization of the CNTs, which will be studied here.
Since the available knowledge on the CNT-functionalization by gas phase reactions is very limited, a theoretical study of possible reaction pathways is necessary. Those studies are carried out with two modern quantumchemical programs, Turbomole and DMol³, which are described together with an introduction into Density Functional Theory, as well as an introduction of CNTs and the ALD process. A basic model of a CNT with a Single Vacancy defect, which had been selected according to the demands of the studies, is introduced.
Because the TMA ALD process requires hydroxyl groups as its starting point, not only is the performance of a TMA ALD cycle on a CNT studied, but also reactions which result in the CNTs owning of hydroxyl groups. Consequently, this bachelor thesis will focus on two di erent aspects: The performance of one TMA ALD cycle and the study of possible educts for the TMA ALD process. This study of the educts includes possible structures which can be formed when a CNT comes into contact with air.:Abstract
1. Introduction
2. Carbon Nanotubes and the Atomic Layer Deposition
2.1. Carbon Nanotubes
2.1.1. Graphene and Its Relation to Carbon Nanotubes
2.1.2. Classi cations
2.1.3. Defects
2.2. Atomic Layer Deposition
2.2.1. Introduction to Atomic Layer Deposition
2.2.2. Trimethylaluminum Atomic Layer Deposition
3. Theoretical Background
3.1. The Schrödinger Equation and the Variational Principle
3.2. Electron Density
3.2.1. The Wave Function
3.2.2. The Electron Density
3.3. The Hohenberg-Kohn Theorems
3.3.1. The First Hohenberg-Kohn Theorem
3.3.2. The Second Hohenberg-Kohn Theorem
3.4. The Kohn-Sham Approach
4. Computational Details and the Model System
4.1. Model System
4.1.1. The Basic (5; 5)-CNT
4.1.2. Further Adjustments to the Basic (5; 5)-CNT
4.2. Computational Details
4.2.1. Materials Studio/Dmol³
4.2.2. Turbomole
5. Results and Discussion
5.1. Educt Formation Reactions
5.1.1. Educts with Two Oxygen Atoms
5.1.2. Educts with Two Hydroxyl Groups and One Oxygen Atom
5.1.3. Educts with Two Hydroxyl Groups and Two Hydrogen Atoms
5.1.4. Educts with Four Hydroxyl Groups
5.1.5. Educts with Peroxy Groups
5.1.6. Summary - Educts
5.2. Performance of the First Trimethylaluminum Atomic Layer Deposition Cycle
5.2.1. The First Trimethylaluminum Atomic Layer Deposition Half Cycle
5.2.2. The Second Trimethylaluminum Atomic Layer Deposition Half Cycle
6. Summary and Outlook
A. Appendix
A.1. Note on the Multiplicity
A.2. Note on the Computation Time
A.3. Comparison between Dmol³ and Turbomole
A.4. Tables of Energies for the Studied Educts in 5.1
A.5. Tables of Energies for the Study of the Trimethylaluminum Atomic Layer Deposition Cycle in 5.2
Bibliography
Acknowledgment
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
info:eu-repo/classification/ddc/540
ddc:540
info:eu-repo/classification/ddc/539
ddc:539
Kohlenstoff-Nanoröhre; Atomlagenabscheidung
CNT, Funktionalisierung, TMA ALD, DFT, Ab-initio
CNT, functionalization, TMA ALD, DFT, hydroxylation, energy calculations, Ab-initio
Förster, Anja
Schuster, Jörg
Friedrich, Joachim
Schulz, Stefan E.
Technische Universität Chemnitz
2013-01-29
2012-09-06
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doc-type:bachelorThesis
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2021-03-29T10:04:34Z
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ddc:530
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openaire
Untersuchungen von metallbesetzten Kohlenstoffnanoröhrchen für Sensoren und Interconnectsysteme mit ab-initio Methoden
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-107379
ger
Kohlenstoffnanoröhrchen (engl. carbon nanotubes, CNTs) sind Dank ihrer außergewöhnlichen elektrischen Eigenschaften Kandidaten für eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der Mikroelektronik. Ihre ballistischen Transporteigenschaften und die geringe Anfälligkeit auf Elektromigration sind vorteilhaft für die Anwendung von CNTs in Interconnectsystemen. Die Abhängigkeit der elektrischen Transporteigenschaften von mechanischer Verformung bildet weiterhin die Grundlage für die Produktion neuartiger Sensoren auf CNT-Basis. Durch die Besetzung mit Adatomen können diese Eigenschaften dabei weiter verbessert und bei der Herstellung gezielt eingestellt werden.
Die Verformung besetzter CNTs ist dabei ein noch relativ unerforschtes Gebiet. In dieser Arbeit wird dieses Verhalten untersucht. Zu Beginn wird gezeigt, dass die Eigenschaften von CNTs durch die Besetzung mit verschiedenen Metallen auf unterschiedliche Weise beeinflusst werden können. Dazu gehören auch Unterschiede zwischen den Spinzuständen, welche bei einigen der untersuchten Metalle auftreten. Durch die axiale Verformung der CNTs wird abschließend gezeigt, dass die Sensoreigenschaften von CNTs auch nach der Besetzung mit Metallen erhalten bleiben.:Zusammenfassung
1. Einleitung
2. Übersicht über Kohlenstoffnanoröhrchen
2.1. Geometrische Eigenschaften
2.1.1. Kohlenstoff als Grundbaustein für Graphen und CNTs
2.1.2. Geometrie von CNTs ausgehend von Graphen
2.2. Elektrische Struktur von Graphen und CNTs
2.3. Piezoelektrisches Verhalten
3. Theoretische Grundlagen
3.1. Dichtefunktionaltheorie
3.1.1. Grundproblem und Motivation
3.1.2. Grundstein der DFT - das Hohenberg-Kohn-Theorem
3.1.3. Praktische Umsetzung - die Kohn-Sham-Gleichungen
3.1.4. Abschätzung des Austausch-Korrelations-Funktionals
3.2. Grundlagen zum elektrischen Transport
3.2.1. Kurze Einführung zu Transportrechnungen
3.2.2. Landauer-Büttiker-Formalismus
4. Numerische Methoden
4.1. Initialisierung und Manipulation der Strukturen
4.2. Umsetzung der DFT
5. Berechnungen und Ergebnisse
5.1. Wahl des Modellsystems
5.1.1. Das zu untersuchende CNT
5.1.2. Auswahl der Adatome
5.2. Wahl der Parameter
5.3. Einige Überlegungen zum unbesetzten (8,4)-CNT
5.4. Untersuchung der Gleichgewichtspositionen
5.5. Analyse der Bandstruktur des besetzten CNTs
5.6. Einfluss auf Leitfähigkeit und Widerstand
5.7. Untersuchung der Spineigenschaften
5.8. Besetzungsgrad von Pd
5.9. Verformung der funktionalisierten CNTs
5.9.1. Implementation
5.9.2. Veränderungen der Struktur
5.9.3. Verhalten der Bandlücke bei einfacher Besetzung
5.9.4. Verhalten der Bandlücke bei mehrfacher Besetzung
5.9.5. Vergleich der verschieden besetzten CNTs bei Streckung
5.9.6. Verhalten des elektrischen Widerstandes bei Streckung
6. Zusammenfassung der Ergebnisse und Ausblick
Literaturverzeichnis
A. Bandstrukturen bei Verformung
B. Transmissionsfunktionen für Besetzungsgrade
C. Danksagung
D. Selbstständigkeitserklärung
CNT, Metall-Funktionalisierung, DFT, Ab-initio, Piezo, Bandstruktur
CNT, metal functionalizion, DFT, Ab-initio, Piezo, band structure
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ddc:500
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ddc:530
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ddc:537
Kohlenstoff-Nanoröhre; Ab-initio-Rechnung; Bandstruktur; Bandstrukturberechnung; Dichtefunktionalformalismus
Fuchs, Florian
Schuster, Jörg
Wagner, Christian
Schulz, Stefan E.
Schreiber, Michael
Technische Universität Chemnitz
Technische Universität Chemnitz
Fraunhofer Institut für elektronische Nanosysteme
2012-09-12
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2013-03-13
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2021-03-29T10:06:45Z
qucosa:ubc
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ddc:500
openaire
Zur kosteneffizienten Herstellung von gewickelten Faserverbundwalzen unter Berücksichtigung der Methode der Lean Production
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-136713
ger
In den letzten 20 Jahren näherte sich der einst nur für die Luft- und Raumfahrt entwickelte kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) mehr und mehr der industriellen Umsetzung in anderen Bereichen an. Die CFK-Halbzeuge und -Bauteile sind nun auch preislich in der Lage, unter Anwendung angepasster Fertigungsverfahren breiter eingesetzt zu werden. Der Fokus dieser Arbeit richtet sich exemplarisch auf die kosten- und energieeffiziente Herstellung von schnell laufenden CFK-Verbundwalzen und soll aufzeigen, dass Kostenersparnisse über Leane Fertigungsmethoden auch in der FKV-Industrie von großem Vorteil sind. Somit liefert diese Dissertationsschrift einen beispielgebenden Beitrag für den Durchbruch von Faserverbund-werkstoffen im industriellen Bereich. Darüber hinaus werden durch Prozessoptimierung Alternativen aufgezeigt, qualitativ hochwertigere und gleichsam kosteneffiziente Bauteile herzustellen.:1 Einleitung 6
2 Motivation und Zielsetzung 7
3 Entwicklung der Rohstoffkosten 12
3.1 Abhängigkeit vom Rohöl 13
3.2 Preisentwicklung von Stahl 13
3.3 Preisentwicklung von Kohlenstofffaser im Vergleich zu Stahl 14
3.4 Automatisierung 15
4 Selektion des Untersuchungsgegenstandes 17
4.1 Typenauswahl für die Untersuchung 17
4.2 Belastung und Geometrie 19
4.3 Verwendete Rohstoffe 22
4.3.1 Fasern 22
4.3.2 Matrix-System 24
4.4 Hygrothermische Eigenspannungen 29
4.5 Berechnung der Laminatstruktur 32
4.6 Wettbewerbsvorteil und Routine 34
4.7 Das schlanke Produktionskonzept „Lean“ 37
5 Allgemeine Anforderungen an den Prozess 40
5.1 Kernkompetenz und Fertigungstiefe 40
5.2 Prozessbeschreibung 40
5.2.1 Sektionen 41
5.2.2 Auswuchten 74
5.3 Qualität 75
5.3.1 Total Quality Management 75
5.3.2 Prozessintegrierte Qualitätssicherungsverfahren 78
5.4 Der konventionelle Prozess 80
5.4.1 Untersuchte Fertigungsart 80
5.4.2 Materialfluss 81
5.5 Analyse des konventionellen Prozesses 82
5.5.1 Herstellkosten 82
5.5.2 Lernkurve 86
6 Der Leane Ansatz in der Composite-Fertigung 88
6.1 Zielstellung 88
6.2 Lean Prozess in der Umsetzung der Sektionen 88
6.2.1 Störfunktion „Doppelwickeln“ 89
6.2.2 Sektionen 91
6.3 Kostenanalyse 101
7 Zusammenfassung und Ausblick 102
8 Verzeichnisse 104
8.1 Literatur- und Quellenverzeichnis 104
8.2 Abbildungsverzeichnis 113
8.3 Tabellenverzeichnis 116
8.4 Zitierte Patente 116
9 Anhang 117
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ddc:500
Anisotropie; Klebstoff; Kohlenstofffaser; Krafteinleitung; Mischbauweise; Prozessoptimierung; Verbundwerkstoff
Automatisierung, Faser-Kunststoff-Verbund, Filament-Winding, Fügetechnik, hygro-thermische Eigenspannungen, Kostenreduktion, Leane Fertigung, Leichtbaukonstruktion, Taktzeiterhöhung, Regenerative Energien
Composite, Taylor, Womack, cycle-time, anisotropy, Filament-Winding, Lean-Production
Maurer, Thomas
Kroll, Lothar
Lampke, Thomas
Technischen Universität Chemnitz
2014-03-19
2013-03-28
2013-11-06
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T10:06:45Z
qucosa:ubc
doc-type:article
doc-type:Text
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ddc:500
ddc:530
openaire
Thin films with high surface roughness: thickness and dielectric function analysis using spectroscopic ellipsometry
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-136724
eng
2193-1801
An optical surface roughness model is presented, which allows a reliable determination of the dielectric function of thin films with high surface roughnesses of more than 10 nm peak to valley distance by means of spectroscopic ellipsometry. Starting from histogram evaluation of atomic force microscopy (AFM) topography measurements a specific roughness layer (RL) model was developed for an organic thin film grown in vacuum which is well suited as an example. Theoretical description based on counting statistics allows generalizing the RL model developed to be used for all non-conducting materials. Finally, a direct input of root mean square (RMS) values found by AFM measurements into the proposed model is presented, which is important for complex ellipsometric evaluation models where a reduction of the amount of unknown parameters can be crucial. Exemplarily, the evaluation of a N,N’-dimethoxyethyl-3,4,9,10-perylene-tetracarboxylic-diimide (DiMethoxyethyl-PTCDI) film is presented, which exhibits a very high surface roughness, i.e. showing no homogeneous film at all.
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ddc:500
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ddc:530
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ddc:535
Ellipsometrie; Rauigkeit; Schichtdicke; Dielektrische Funktion
Rauheit, AFM, RMS, PTCDI, Publikationsfonds
Ellipsometry, Roughness, Thickness, AFM, RMS, Dielectric function, PTCDI, Publication funds
Lehmann, Daniel
Seidel, Falko
Zahn, Dietrich R.T.
Technische Universität Chemnitz
Springer-Verlag GmbH
2014-03-06
Lehmann et al.: Thin films with high surface roughness: thickness and dielectric function analysis using spectroscopic ellipsometry. SpringerPlus 2014 3:82
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2021-03-29T10:06:58Z
qucosa:ubc
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
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ddc:500
ddc:530
openaire
Elektronischer Transport in defektbehafteten quasi-eindimensionalen Systemen am Beispiel von Kohlenstoffnanoröhrchen
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-139650
ger
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Transporteigenschaften defektbehafteter Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs). Als Beispiel werden dabei einfache und doppelte Fehlstellen betrachtet. Der Fokus liegt auf der Berechnung des Transmissionsspektrums und der Leitfähigkeit mit einem schnellen, linear skalierenden rekursiven Greenfunktions-Formalismus, mit dem große Systeme quantenmechanisch behandelt werden können. Als Grundlage wird ein dichtefunktionalbasiertes Tight-Binding-Modell verwendet. Der Einfluss der Defektdichte und des CNT-Durchmessers wird im Rahmen einer statistischen Analyse untersucht. Es wird gezeigt, dass im Grenzfall kleiner Transmission die Leitfähigkeit exponentiell mit der Defektanzahl skaliert. Das System befindet sich im Regime starker Lokalisierung, wobei die Lokalisierungslänge von der Defektdichte und dem CNT-Durchmesser abhängt.:1 Einleitung
2 Physikalische Grundlagen
2.1 Vom Graphen zum Kohlenstoffnanoröhrchen
2.1.1 Geometrische Struktur
2.1.2 Elektronische Eigenschaften
2.2 Schrödingergleichung
2.3 Dichtefunktionaltheorie
2.4 Tight-Binding-Verfahren
2.5 Dichtefunktionalbasiertes Tight-Binding-Verfahren
2.6 Fermienergie, Zustandsdichte und Bandstruktur
2.7 Landauer-Formalismus
2.8 Transportmechanismen und Lokalisierungseffekte
3 Greenfunktions-Formalismus
3.1 Definition der Greenfunktion
3.2 Greenfunktion für die Schrödingergleichung
3.3 Dezimierungstechnik
3.4 Einfacher Algorithmus für periodische Matrizen
3.5 Renormierungs-Dezimierungs-Algorithmus
3.6 Erste Nebendiagonalgreenfunktionsblöcke für periodische Matrizen
3.7 Rekursiver Greenfunktions-Formalismus für endliche Matrizen
4 Elektronische Struktur und quantenmechanischer Transport
4.1 Quantenmechanische Systeme mit Elektrodenkopplung
4.1.1 Reduktion und Lösung der Schrödingergleichung
4.1.2 Elektronische Struktur: Spektralfunktion und Zustandsdichte
4.1.3 Elektronischer Transport: Transmissionsspektrum und Strom
4.2 Quasi-eindimensionale Systeme
4.2.1 Zustandsdichte
4.2.2 Transmissionsspektrum
4.3 Numerischer Aufwand
5 Simulation: Software und Algorithmen
5.1 Atomistix ToolKit
5.2 DFTB-Parametersätze
5.3 LAPACK, BLAS
5.4 Überblick über selbst implementierte Programme
6 Ergebnisse
6.1 Testrechnungen
6.1.1 Genauigkeitstest
6.1.2 Geschwindigkeitstest
6.1.3 Parametersatz
6.1.4 Konsistenztest
6.2 Darstellung der Strukturen
6.3 Transmissionsspektren für einen Defekt
6.4 Transmissionsspektren für zwei Defekte
6.5 Transmissionsspektren für zufällig verteilte Defekte
6.6 Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Defektanzahl
6.7 Abhängigkeit der Leitfähigkeit vom CNT-Durchmesser
6.8 Abschließende Bemerkungen und Vergleich zu anderen Arbeiten
7 Zusammenfassung und Ausblick
A Anhänge
A.1 Orthogonale Transformation der p-Orbitale
A.2 Operatordarstellung der Greenfunktion
A.3 Berechnung der Greenfunktionsblöcke
A.4 Transmission durch die doppelte Potentialbarriere
Tabellenverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Literaturverzeichnis
Danksagung
Selbstständigkeitserklärung
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ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/530
ddc:530
info:eu-repo/classification/ddc/539
ddc:539
Kohlenstoff-Nanoröhre; Defekt; Elektronischer Transport; Starke Kopplung; Green-Funktion; Starke Lokalisation
CNT, Kohlenstoffnanoröhre, Defekt, Elektronischer Transport, DFTB, Dichtefunktionalbasiertes Tight-Binding, RGF, Rekursiver Greenfunktions-Formalismus, Starke Lokalisierung
CNT, carbon nanotube, defect, electronic transport, DFTB, density functional based tight binding, RGF, recursive green's function formalism, strong localization
Teichert, Fabian
Schuster, Jörg
Zienert, Andreas
Schulz, Stefan E.
Schreiber, Michael
Technische Universität Chemnitz
Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme
2014-04-15
2014-01-27
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doc-type:masterThesis
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2021-03-29T10:07:22Z
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doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
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openaire
A Framework for Modeling Irreversible Processes Based on the Casimir Companion: Time-Optimal Equilibration of a Collection of Harmonic Oscillators: A Geometrical Approach Illustrating the Framework
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-145179
eng
Thermodynamic processes in finite time are in general irreversible. But there are chances to avoid irreversibility. For instance, there are canonical ensembles of special quantum systems with a given probability distribution describing the likelihood to find the system at time t=0 in a particular state with energy E_i(0), which can be controlled in a specific way, such that the initial probability distribution is recovered at the end of the process (t=T), but the state energies did change, hence E_i(0) is not equal to E_i(T). This allows to change thermodynamic quantities (expectation values) adiabatically, reversibly and in finite time. Such special processes are called Shortcuts to Adiabaticity. The presented thesis analyzes the origin of these shortcuts utilizing special Hamiltonian systems with dynamical algebra. Their main feature is to provide canonical invariance, which means a canonical ensemble stays canonical under Hamiltonian dynamics. This invariance carried by the dynamical algebra will be discussed using Lie group theory. In addition, the persistence of the dynamical algebra with respect to calculating expectation values will be deduced. This allows to benefit from all intrinsic symmetries within the discussion of ensemble trajectories. In consequence, these trajectories will evolve under Hamiltonian dynamics on a specific manifold given by the so-called Casimir companion. In addition, the deformation of this manifold due to non-Hamiltonian (dissipative) dynamics will be discussed, which allows to present a framework for modeling irreversible processes based on Hamiltonian systems with dynamical algebra. An application of this framework based on the parametric harmonic oscillator will be presented by determining time-optimal controls for transitions between two equilibrium as well as between non-equilibrium and equilibrium states. The latter one will lead to time-optimal equilibration strategies for a statistical ensemble of parametric harmonic oscillators.
Thermodynamische Prozesse in endlicher Zeit sind im Allgemeinen irreversibel. Es gibt jedoch Möglichkeiten, diese Irreversibilität zu umgehen. Ein kanonisches Ensemble eines speziellen quantenmechanischen Systems kann zum Beispiel auf eine ganz spezielle Art und Weise gesteuert werden, sodass nach endlicher Zeit T wieder eine kanonische Besetzungverteilung hergestellt ist, sich aber dennoch die Energie des Systems geändert hat (E(0) ungleich E(T)). Solche Prozesse erlauben das Ändern thermodynamischer Größen (Ensemblemittelwerte) der erwähnten speziellen Systeme in endlicher Zeit und auf eine adiabatische und reversible Art. Man nennt diese Art von speziellen Prozessen Shortcuts to Adiabaticity und die speziellen Systeme hamiltonsche Systeme mit dynamischer Algebra. Die vorliegende Dissertation hat zum Ziel den Ursprung dieser Shortcuts to Adiabaticity zu analysieren und eine Methodik zu entwickeln, die es erlaubt irreversible thermodynamische Prozesse adequat mittels dieser speziellen Systeme zu modellieren. Dazu wird deren besondere Eigenschaft ausgenutzt, die kanonische Invarianz, d.h. ein kanonisches Ensemble bleibt kanonisch bezüglich hamiltonscher Dynamik. Der Ursprung dieser Invarianz liegt in der dynamischen Algebra, die mit Hilfe der Theorie der Lie-Gruppen näher betrachtet wird. Dies erlaubt, eine weitere besondere Eigenschaft abzuleiten: Die Ensemblemittelwerte unterliegen ebenfalls den Symmetrien, die die dynamische Algebra widerspiegelt. Bei näherer Betrachtung befinden sich alle Trajektorien der Ensemblemittelwerte auf einer Mannigfaltigkeit, die durch den sogenannten Casimir Companion beschrieben wird. Darüber hinaus wird nicht-hamiltonsche/dissipative Dynamik betrachtet, welche zu einer Deformation der Mannigfaltigkeit führt. Abschließend wird eine Zusammenfassung der grundlegenden Methodik zur Modellierung irreversibler Prozesse mittels hamiltonscher Systeme mit dynamischer Algebra gegeben. Zum besseren Verständnis wird ein ausführliches Anwendungsbeispiel dieser Methodik präsentiert, in dem die zeitoptimale Steuerung eines Ensembles des harmonischen Oszillators zwischen zwei Gleichgewichtszuständen sowie zwischen Gleichgewichts- und Nichtgleichgewichtszuständen abgeleitet wird.
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/512
ddc:512
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ddc:516
info:eu-repo/classification/ddc/536
ddc:536
Thermodynamik; Quantenmechanik; Kontrolltheorie
Hamiltonsche Systeme, Dynamische Algebra, Thermodynamik endlicher Zeit, irreversible Thermodynamik, Quanten Thermodynamik, Lie Algebra, Lie Gruppen, Kontrolltheorie, Casimir Invarianten, zeitoptimale Steuerung
Hamiltonian System, Dynamical Algebra, Finite-Time Thermodynamics, Irreversible Thermodynamics, Quantum Thermodynamics, Lie algebra, Lie group, Control Theory, Casimir Invariant, Time-Optimal Control
Boldt, Frank
Hoffmann, Karl Heinz
Salamon, Peter
Technische Universität Chemnitz
2014-06-23
2014-05-02
2014-06-11
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T10:07:27Z
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openaire
Structure Oriented Evaluation Model for E-Learning
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978-3-944640-20-4
2196-4815 (online)
2196-3932 (print)
eng
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-111676
qucosa:19874
Volume 14 of publication series EINGEBETTETE, SELBSTORGANISIERENDE SYSTEME is devoted to the structure oriented evaluation of e-learning. For future knowledge society, beside creation of intelligent technologies, adapted methods of knowledge transfer are required. In this context e-learning becomes a key technology for development of any education system. E-learning is a complex process into which many different groups with specific tasks and roles are included. The dynamics of an e-learning process requires adjusted quality management. For that corresponding evaluation methods are needed. In the present work, Dr.Tudevdagva develops a new evaluation approach for e-learning. The advantage of her method is that in contrast to linear evaluation methods no weight factors are needed and the logical goal structure of an elearning process can be involved into evaluation. Based on general measure theory structure oriented score calculation rules are derived. The so obtained score function satisfies the same calculation rules as they are known from normalised measures. In statistical generalisation, these rules allow the structure oriented calculation of empirical evaluation scores based on checklist data. By these scores the quality can be described by which an e-learning has reached its total goal. Moreover, a consistent evaluation of embedded partial processes of an e-learning becomes possibly. The presented score calculation rules are part of a eight step evaluation model which is illustrated by pilot samples. U. Tudevdagva’s structure oriented evaluation model (SURE model) is by its embedding into the general measure theory quite universal applicable. In similar manner, an evaluation of efficiency of administration or organisation processes becomes possible.
Evaluierungsmodell, Evaluierung, e-Learning, e-Learning Evaluierung, Modell, Qualitätsbewertung, SURE Modell, Prozessbewertung
evaluation model, evaluation, e-learning, e-learning evaluation, model, quality evaluation, SURE model, process evaluation
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ddc:000
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ddc:500
Evaluation; E-Learning
Tudevdagva, Uranchimeg
Hardt, Wolfram
Köhler, Thomas
Tsoy, Evgeniy Borisovich
Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Informatik, Professur Technische Informatik
Universitätsverlag Chemnitz
2014-01-27
2014-07-09
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2014-07-21
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doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T10:08:15Z
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ddc:500
ddc:540
openaire
Synthesis of Stable 1H-Azirines Reinvestigated: A Structural Corrigendum
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-153930
eng
10.1055/s-0032-1317494
1437-2096
The isoquinoline-catalyzed synthesis of pretended 1H-azirines from phenacyl bromides and N,N\'-dialkylcarbodiimides was repeated. The products do not possess the structure of antiaromatic 1H-azirines, but simple N-acyl-N,N\'-dialkylureas were formed instead. This structural corrigendum was confirmed by the independent synthesis of the known ureas and comparison of their 1H NMR and 13C NMR spectroscopic data in the case of six compounds. Thus,1H-azirines keep their classification as very short-lived intermediates.
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ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/540
ddc:540
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ddc:547
Acylierung; Spektroskopie; Harnstoff
Acylierung, antiaromatische Heterocyclen, Strukturzuordnung, Spektroskopie, Harnstoffe
Acylation, antiaromatic heterocycles, structure assignment, spectroscopy, ureas
Banert, Klaus
Hagedorn, Manfred
Peisker, Heiko
Technische Universität Chemnitz
2014-10-13
2012
Synlett. - 23. 2012, 20, S. 2943 - 2946
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2021-03-29T10:08:15Z
qucosa:ubc
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:500
ddc:540
openaire
Acremolin, a stable natural product with an antiaromatic 1H-azirine moiety? A structural reorientation
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-153824
eng
10.1016/j.tetlet.2012.09.061
0040-4039
Recently, acremolin (4), a novel modified base, was isolated from a marine-derived fungus and claimed to possess a structure with a 1H-azirine moiety. It is shown now that the reported NMR data are not compatible with this antiaromatic heterocycle, which should be an extremely unstable compound. An isomeric, substituted N2,3-ethenoguanine is presented as a plausible alternative structure of acremolin that is consistent with all spectroscopic data. Thus, 1H-azirines keep their classification as very short-lived intermediates.
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ddc:500
info:eu-repo/classification/ddc/540
ddc:540
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ddc:547
NMR-Spektroskopie
Acremolin, antiaromatische Heterocyclen, NMR-Spektroskopie, Strukturberichtigung
Acremolin, antiaromatic heterocycles, NMR spectroscopy, structural corrigendum
Banert, Klaus
Technische Universität Chemnitz
2014-10-13
2012
Tetrahedron letters. - 53. 2012, 47, S. 6443 - 6445
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doc-type:article
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doc-type:Text
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2021-03-29T10:09:00Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Probing and modeling of optical resonances in rolled-up structures
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-159996
eng
Optical microcavities (OMs) are receiving increasing attention owing to their potential applications ranging from cavity quantum electrodynamics, optical detection to photonic devices. Recently, rolled-up structures have been demonstrated as OMs which have gained considerable attention owing to their excellent customizability. To fully exploit this customizability, asymmetric and topological rolled-up OMs are proposed and investigated in addition to conventional rolled-up OMs in this thesis. By doing so, novel phenomena and applications are demonstrated in OMs.
The fabrication of conventional rolled-up OMs is presented in details. Then, dynamic mode tuning by a near-field probe is performed on a conventional rolled-up OM. Next, mode splitting in rolled-up OMs is investigated. The effect of single nanoparticles on mode splitting in a rolled-up OM is studied. Because of a non-synchronized oscillating shift for different azimuthal split modes induced by a single nanoparticle at different positions, the position of the nanoparticle can be determined on the rolled-up OM. Moreover, asymmetric rolled-up OMs are fabricated for the purpose of introducing coupling between spin and orbital angular momenta (SOC) of light into OMs. Elliptically polarized modes are observed due to the SOC of light. Modes with an elliptical polarization can also be modeled as coupling between the linearly polarized TE and TM mode in asymmetric rolled-up OMs. Furthermore, by adding a helical geometry to rolled-up structures, Berry phase of light is introduced into OMs. A -π Berry phase is generated for light in topological rolled-up OMs so that modes have a half-integer number of wavelengths.
In order to obtain a deeper understanding for existing rolled-up OMs and to develop the new type of rolled-up OMs, complete theoretical models are also presented in this thesis.
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ddc:500
Licht; Resonator; Tuning; Splitting
Licht, Resonator, Tuning, Splitting
Rolled-up structures, Optical microcavities, Resonant modes, Mode tuning, Mode splitting, Position detection, Angular momenta of light, Elliptical polarization, Berry phase of light, Half-integer modes
Li, Shilong
Schmidt, Oliver G.
Mei, Yongfeng
Kiravittaya, Suwit
Technische Universität Chemnitz
2015-01-30
2014-10-27
2015-01-22
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doc-type:doctoralThesis
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doc-type:Text
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2021-03-29T10:09:01Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:500
openaire
Designing Electrochemical Energy Storage Microdevices: Li-Ion Batteries and Flexible Supercapacitors
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-160049
eng
Die Menschheit steht vor der großen Herausforderung der Energieversorgung des 21. Jahrhundert. Nirgendwo ist diese noch dringlicher geworden als im Bereich der Energiespeicherung und Umwandlung. Konventionelle Energie kommt hauptsächlich aus fossilen Brennstoffen, die auf der Erde nur begrenzt vorhanden sind, und hat zu einer starken Belastung der Umwelt geführt. Zusätzlich nimmt der Energieverbrauch weiter zu, insbesondere durch die rasante Verbreitung von Fahrzeugen und verschiedener Kundenelektronik wie PCs und Mobiltelefone. Alternative Energiequellen sollten vor einer Energiekrise entwickelt werden. Die Gewinnung erneuerbarer Energie aus Sonne und Wind sind auf jeden Fall sehr wichtig, aber diese Energien sind oft nicht gleichmäßig und andauernd vorhanden. Energiespeichervorrichtungen sind daher von großer Bedeutung, weil sie für eine Stabilisierung der umgewandelten Energie sorgen. Darüber hinaus ist es eine enttäuschende Tatsache, dass der Akku eines Smartphones jeglichen Herstellers heute gerade einen Tag lang ausreicht, und die Nutzer einen zusätzlichen Akku zur Hand haben müssen. Die tragbare Elektronik benötigt dringend Hochleistungsenergiespeicher mit höherer Energiedichte.
Der erste Teil der vorliegenden Arbeit beinhaltet Lithium-Ionen-Batterien unter Verwendung von einzelnen aufgerollten Siliziumstrukturen als Anoden, die durch nanotechnologische Methoden hergestellt werden. Eine Lab-on-Chip-Plattform wird für die Untersuchung der elektrochemischen Kinetik, der elektrischen Eigenschaften und die von dem Lithium verursachten strukturellen Veränderungen von einzelnen Siliziumrohrchen als Anoden in einer Lithium-Ionen-Batterie vorgestellt. In dem zweiten Teil wird ein neues Design und die Herstellung von flexiblen on-Chip, Festkörper Mikrosuperkondensatoren auf Basis von MnOx/Au-Multischichten vorgestellt, die mit aktueller Mikroelektronik kompatibel sind. Der Mikrosuperkondensator erzielt eine maximale Energiedichte von 1,75 mW h cm-3 und eine maximale Leistungsdichte von 3,44 W cm-3. Weiterhin wird ein flexibler und faserartig verwebter Superkondensator mit einem Cu-Draht als Substrat vorgestellt.
Diese Dissertation wurde im Rahmen des Forschungsprojekts GRK 1215 "Rolled-up Nanotechnologie für on-Chip Energiespeicherung" 2010-2013, finanziell unterstützt von der International Research Training Group (IRTG), und dem PAKT Projekt "Elektrochemische Energiespeicherung in autonomen Systemen, no. 49004401" 2013-2014, angefertigt. Das Ziel der Projekte war die Entwicklung von fortschrittlichen Energiespeichermaterialien für die nächste Generation von Akkus und von flexiblen Superkondensatoren, um das Problem der Energiespeicherung zu addressieren. Hier bedanke ich mich sehr, dass IRTG mir die Möglichkeit angebotet hat, die Forschung in Deutschland stattzufinden.
Human beings are facing the grand energy challenge in the 21st century. Nowhere has this become more urgent than in the area of energy storage and conversion. Conventional energy is based on fossil fuels which are limited on the earth, and has caused extensive environmental pollutions. Additionally, the consumptions of energy are still increasing, especially with the rapid proliferation of vehicles and various consumer electronics like PCs and cell phones. We cannot rely on the earth’s limited legacy forever. Alternative energy resources should be developed before an energy crisis. The developments of renewable conversion energy from solar and wind are very important but these energies are often not even and continuous. Therefore, energy storage devices are of significant importance since they are the one stabilizing the converted energy. In addition, it is a disappointing fact that nowadays a smart phone, no matter of which brand, runs out of power in one day, and users have to carry an extra mobile power pack. Portable electronics demands urgently high-performance energy storage devices with higher energy density.
The first part of this work involves lithium-ion micro-batteries utilizing single silicon rolled-up tubes as anodes, which are fabricated by the rolled-up nanotechnology approach. A lab-on-chip electrochemical device platform is presented for probing the electrochemical kinetics, electrical properties and lithium-driven structural changes of a single silicon rolled-up tube as an anode in lithium ion batteries. The second part introduces the new design and fabrication of on chip, all solid-state and flexible micro-supercapacitors based on MnOx/Au multilayers, which are compatible with current microelectronics. The micro-supercapacitor exhibits a maximum energy density of 1.75 mW h cm-3 and a maximum power density of 3.44 W cm-3. Furthermore, a flexible and weavable fiber-like supercapacitor is also demonstrated using Cu wire as substrate.
This dissertation was written based on the research project supported by the International Research Training Group (IRTG) GRK 1215 "Rolled-up nanotech for on-chip energy storage" from the year 2010 to 2013 and PAKT project "Electrochemical energy storage in autonomous systems, no. 49004401" from 2013 to 2014. The aim of the projects was to design advanced energy storage materials for next-generation rechargeable batteries and flexible supercapacitors in order to address the energy issue. Here, I am deeply indebted to IRTG for giving me an opportunity to carry out the research project in Germany.
September 2014, IFW Dresden, Germany
Wenping Si
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
Energiespeicher; Elektrochemie; Superkondensator; Batterie; Anode
Elektrochemische Energiespeicher, Micro-Geräte, Lithium-Ionen-Batterie, Dehnungstechnik , Single-Röhrchen, Si Anode, Lab-on-Chip-Gerät, Superkondensator, flexible Elektronik, Festkörper-Energiespeicher
Electrochemical energy storage, micro-devices, lithium-ion battery, strain-engineering, single-rolled up tubes, Si anode, lab-on-chip device, supercapacitor, flexible electronics, solid-state energy storage
Si, Wenping
Schmidt, Oliver G.
Mei, Yongfeng
Technische Universität Chemnitz
2015-01-30
2014-10-27
2015-01-22
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
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2021-03-29T10:09:16Z
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ddc:500
ddc:530
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ddc:621.3
openaire
Strukturierungs- und Aufbautechnologien von 3-dimensional integrierten fluidischen Mikrosystemen
urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-161996
978-3-944640-48-8
ger
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Übertragung der aus der Siliziumtechnologie bekannten Präzision der Strukturierung und die Zuverlässigkeit der Verbindungstechnologie auf andere Materialien wie Kupfer und PMMA. Diese Untersuchung ist auf die Entwicklung der Teiltechnologien Strukturierung und Integration fokussiert und konzentriert sich insbesondere auf die Kombination von Mikrostrukturierung und dreidimensionalen Aufbautechniken einschließlich vertikaler fluidischer Durchkontaktierungen bei den Materialien Silizium, Kupfer und Kunststoff (PMMA). Eine begleitende Charakterisierung und messtechnische Bewertung gestattet die Weiterentwicklung während der Experimentedurchführung und erweitert den Stand der Wissenschaft hinsichtlich der genannten Kombinationen.
The work describes the transfer of well known high precisive and reliable micro technologies for patterning and packaging of Silicon to new materials like Copper and PMMA. This investigation is focused on special patterning technologies and system integration aspects. Furthermore the development of material-dependent micro patterning technologies and multi layer packaging techniques including vertical fluidic interconnects using materials like Silicon, Copper, and PMMA (polymer) is shown. An accompanying characterization and measurement-based evaluation enables the ongoing development while performing experimental analysis. At least a higher state of the art for these complex combinations is reached.
info:eu-repo/classification/ddc/600
ddc:600
info:eu-repo/classification/ddc/620
ddc:620
info:eu-repo/classification/ddc/629
ddc:629
info:eu-repo/classification/ddc/500
ddc:500
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ddc:530
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ddc:536
info:eu-repo/classification/ddc/537
ddc:537
Systemintegration; Mikrofluidik; Kupfer; Polymethylmethacrylate; Silicium; Fügen; Ätzen; Dichtheit; Festigkeit
Aufbau- und Verbindungstechnik, Mikrostrukturierung, Mehrlagensysteme, Durchkontakte, PMMA, Silizium, Waferbonden, Fügeverfahren
Packaging technologies, micro patterning, multi layer systems, system integration, through hole interconnects, micro fluidics, Copper, PMMA, Silicon, joining technologies, wafer bonding, etching, characterisation of hermeticity and mechanical strength
Baum, Mario
Geßner, Thomas
Lang, Klaus-Dieter
Technische Universität Chemnitz
Universitätsverlag der Technischen Universität Chemnitz
2016-09-02
2014-08-12
2015
2015-02-06
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A20212
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A20212/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A20212/attachment/ATT-1/
X152211990/1