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Wavelets on closed surfaces in Euclidean space R3 are introduced starting from a scale discrete wavelet transform for potentials harmonic down to a spherical boundary. Essential tools for approximation are integration formulas relating an integral over the sphere to suitable linear combinations of functional values (resp. normal derivatives) on the closed surface under consideration. A scale discrete version of multiresolution is described for potential functions harmonic outside the closed surface and regular at infinity. Furthermore, an exact fully discrete wavelet approximation is developed in case of band-limited wavelets. Finally, the role of wavelets is discussed in three problems, namely (i) the representation of a function on a closed surface from discretely given data, (ii) the (discrete) solution of the exterior Dirichlet problem, and (iii) the (discrete) solution of the exterior Neumann problem.
Verbale Sacherschließung
(1998)
Das Skript gibt eine Einführung in die Geschichte, die Terminologie und die Verfahren der verbalen Sacherschließung. Im deutschsprachigen und englischsprachigen Raum etablierte Verfahren, wie die "Regeln für den Schlagwortkatalog (RSWK)" und die "Library of Congress Subject Headings (LCSH)", werden eingehend beschrieben und Aspekte der Kooperation und Tauglichkeit für Online-Kataloge diskutiert. Charakteristika sowie Vor- und Nachteile der automatischen Indexierung werden anhand des Verfahrens "Maschinelle Indexierung zur verbesserten Literaturerschließung in Online Systemen (MILOS)" dargestellt.
In dieser Arbeit wurden Cophoto- und Cothermolysen einer Serie von alkylierten und silylierten Cyclopentadienylcobaltcarbonylen mit weißem Phosphor untersucht. Dazu wurden einige neue Komplexe des Typus [CpRCo(CO)2] mit CpR= (C5(Me2-1,3)iPr3), (C5H3(Me3Si)2-1,3), (C5H2(Me3Si)3-1,2,4) sowie des Zweikernkomplexes [{CpRCo(micro-CO)}2] mit CpR= (C5(Me2-1,3)iPr3) hergestellt. Neben den vorgenannten Komplexen wurden die bereits literaturbekannten Verbindungen [CpRCo(CO)2] mit CpR= (C5Me5), (C5H4(Me3Si)) als Edukte eingesetzt. Die präparative Zugänglichkeit von drei- bis vierkernigen Cobaltkomplexen mit unsubstituierten P8-, P10- und P12-Liganden konnte beträchtlich erweitert werden. Die thermische Reaktion von Dicarbonyl(trimethylsilylcyclopentadienyl)cobalt mit weißem Phosphor führt in sehr guten Ausbeuten zur Bildung des Clusters [{CpRCo}4P4] (CpR= C5H4(Me3Si)). Die Röntgenstrukturanalyse eines Trillingskristalls läßt lediglich eine ungefähre Bestimmung des Schweratomgerüstes als quadratisches Antiprisma zu. Die Umsetzung von Dicarbonyl(1,3-bis(trimethylsilyl)cyclopentadienyl)cobalt mit weißem Phosphor ergibt unter geeigneten Bedingungen (140°C, 3d) selektiv und in sehr hoher Ausbeute den Vierkernkomplex [{CpRCo}4P10] (I) (CpR= C5H3(Me3Si)2-1,3). Mit I konnte erstmals ein Cobaltkomplex mit einem P10-Liganden röntgenographisch charakterisiert werden. Der Schweratomkäfig in I läßt sich von der Nortricyclanstruktur ableiten. Interessantes Merkmal ist die Koordination eines Cobaltfragmentes an eine P-P-Kante in einer Weise, die einen Zustand zwischen der side-on-Koordination an diese sigma-Bindung und der Insertion in diese Kante darstellt (d(P-P) = 2.47 Å). Die photochemische Reaktion von Dicarbonyl(1,3-bis(trimethylsilyl)cyclopentadienyl)cobalt mit weißem Phosphor ergibt je nach Stöchiometrie die Komplexe [{CpRCo}3P4(CO)] (II) bzw. [{CpRCo}2P4] (III) (CpR= C5H3(Me3Si)2-1,3), die röntgenographisch charakterisiert wurden. Komplex II ist ein arachno-Cluster, der formal von einem zweifach überkappten trigonalen Prisma abgeleitet werden kann. Die längsten P-P-Abstände in II liegen mit d(P-P, Mw.) = 2.51 Å an der Obergrenze bekannter bindender P-P-Wechselwirkungen. Verbindung III ist ein Vertreter einer Serie von [{CpRCo}2(micro,eta2:2-P2)2]-Komplexen, welche ein rechteckig verzerrtes Co2P4-Oktaeder als Schweratomgerüst aufweisen. Es wurden Röntgenstrukturen der Komplexe mit CpR= (C5((CH3)2-1,3)iPr3), (C5H3(Me3Si)2-1,3), (C5H2(Me3Si)3-1,2,4) bestimmt. Diese Verbindungen weisen kurze P-P-Abstände mit d(P-P) = 2.054 bis 2.064 Å sowie P-P-Kontakte von d(P...P) = 2.679 bis 2.713 Å auf.
We have computed ensembles of complete spectra of the staggered Dirac operator using four-dimensional SU(2) gauge fields, both in the quenched approximation and with dynamical fermions. To identify universal features in the Dirac spectrum, we compare the lattice data with predictions from chiral random matrix theory for the distribution of the low-lying eigenvalues. Good agreement is found up to some limiting energy, the so-called Thouless energy, above which random matrix theory no longer applies. We determine the dependence of the Thouless energy on the simulation parameters using the scalar susceptibility and the number variance.
Although several systematic analyses of existing approaches to adaptation have been published recently, a general formal adaptation framework is still missing. This paper presents a step into the direction of developing such a formal model of transformational adaptation. The model is based on the notion of the quality of a solution to a problem, while quality is meant in a more general sense and can also denote some kind of appropriateness, utility, or degree of correctness. Adaptation knowledge is then defined in terms of functions transforming one case into a successor case. The notion of quality provides us with a semantics for adaptation knowledge and allows us to define terms like soundness, correctness and completeness. In this view, adaptation (and even the whole CBR process) appears to be a special instance of an optimization problem.
For the numerical simulation of 3D radiative heat transfer in glasses and glass melts, practically applicable mathematical methods are needed to handle such problems optimal using workstation class computers. Since the exact solution would require super-computer capabilities we concentrate on approximate solutions with a high degree of accuracy. The following approaches are studied: 3D diffusion approximations and 3D ray-tracing methods.
Thermal Properties of Interacting Bose Fields and Imaginary-Time Stochastic Differential Equations
(1998)
Abstract: Matsubara Green's functions for interacting bosons are expressed as classical statistical averages corresponding to a linear imaginary-time stochastic differential equation. This makes direct numerical simulations applicable to the study of equilibrium quantum properties of bosons in the non-perturbative regime. To verify our results we discuss an oscillator with quartic anharmonicity as a prototype model for an interacting Bose gas. An analytic expression for the characteristic function in a thermal state is derived and a Higgs-type phase transition discussed, which occurs when the oscillator frequency becomes negative.
In the present paper we investigate the Rayleigh-Benard convection in rarefied gases and demonstrate by numerical experiments the transition from purely thermal conduction to a natural convective flow for a large range of Knudsen numbers from 0.02 downto 0.001. We address to the problem how the critical value for the Rayleigh number defined for incompressible vsicous flows may be translated to rarefied gas flows. Moreover, the simulations obtained for a Knudsen number Kn=0.001 and Froude number Fr=1 show a further transition from regular Rayleigh-Benard cells to a pure unsteady behavious with moving vortices.
This paper presents a brief overview of the INRECA-II methodology for building and maintaining CBR applications. It is based on the experience factory and the software process modeling approach from software engineering. CBR development and maintenance experience is documented using software process models and stored in a three-layered experience packet.
The critical points of the continuous series are characterized by two complex numbers l_1,l_2 (Re(l_1,l_2)< 0), and a natural number n (n>=3) which enters the string susceptibility constant through gamma = -2/(n-1). The critical potentials are analytic functions with a convergence radius depending on l_1 or l_2. We use the orthogonal polynomial method and solve the Schwinger-Dyson equations with a technique borrowed from conformal field theory.
In system theory, state is a key concept. Here, the word state refers to condition, as in the example Since he went into the hospital, his state of health worsened daily. This colloquial meaning was the starting point for defining the concept of state in system theory. System theory describes the relationship between input X and output Y, that is, between influence and reaction. In system theory, a system is something that shows an observable behavior that may be influenced. Therefore, apart from the system, there must be something else influencing and observing the reaction of the system. This is called the environment of the system.
We consider N coupled linear oscillators with time-dependent coecients. An exact complex amplitude - real phase decomposition of the oscillatory motion is constructed. This decomposition is further used to derive N exact constants of motion which generalise the so-called Ermakov-Lewis invariant of a single oscillator. In the Floquet problem of periodic oscillator coecients we discuss the existence of periodic complex amplitude functions in terms of existing Floquet solutions.
The notion of formal description techniques for timed systems (T-FDTs) has been introduced in [EDK98a] to provide a unifying framework for description techniques that are formal and that allow to describe the ongoing behavior of systems. In this paper we show that three well known temporal logics, MTL, MTL-R , and CTL*, can be embedded in this framework. Moreover, we provide evidence that a large number of dioeerent kinds of temporal logics can be considered as T-FDTs.
Abstract: Random Matrix Theory (RMT) is a powerful statistical tool to model spectral fluctuations. This approach has also found fruitful application in Quantum Chromodynamics (QCD). Importantly, RMT provides very efficient means to separate different scales in the spectral fluctuations. We try to identify the equivalent of a Thouless energy in complete spectra of the QCD Dirac operator for staggered fermions from SU(2) lattice gauge theory for different lattice size and gauge couplings. We focus on the bulk of the spectrum. In disordered systems, the Thouless energy sets the universal scale for which RMT applies. This relates to recent theoretical studies which suggest a strong analogy between QCD and disordered systems. The wealth of data allows us to analyze several statistical measures in the bulk of the spectrum with high quality. We find deviations which allows us to give an estimate for this universal scale. Other deviations than these are seen whose possible origin is discussed. Moreover, we work out higher order correlators as well, in particular three-point correlation functions.
Stand des strategischen Controlling-Berichtwesens und Übertragungsmöglichkeiten auf die Universität
(1998)
The dispersions of dipolar (Damon-Eshbach modes) and exchange dominated spin waves are calculated for in-plane magnetized thin and ultrathin cubic films with (111) crystal orientation and the results are compared with those obtained for the other principal planes. The properties of these magnetic excitations are examined from the point of view of Brillouin light scattering experiments. Attention is paid to study the spin-wave frequency variation as a function of the magnetization direction in the film plane for different film thicknesses. Interface anisotropies and the bulk magnetocrystalline anisotropy are considered in the calculation. A quantitative comparison between an analytical expression obtained in the limit of small film thickness and wave vector and the full numerical calculation is given.
Rewriting techniques have been applied successfully to various areas of symbolic computation. Here we consider the notion of prefix-rewriting and give a survey on its applications to the subgroup problem in combinatorial group theory. We will see that for certain classes of finitely presented groups finitely generated subgroups can be described through convergent prefix-rewriting systems, which can be obtained from a presentation of the group considered and a set of generators for the subgroup through a specialized Knuth-Bendix style completion procedure. In many instances a finite presentation for the subgroup considered can be constructed from such a convergent prefix-rewriting system, thus solving the subgroup presentation problem. Finally we will see that the classical procedures for computing Nielsen reduced sets of generators for a finitely generated subgroup of a free group and the Todd-Coxeter coset enumeration can be interpreted as particular instances of prefix-completion. Further, both procedures are closely related to the computation of prefix Gr"obner bases for right ideals in free group rings.
Object-oriented case representations require approaches for similarity assessment that allow to compare two differently structured objects, in particular, objects belonging to different object classes. Currently, such similarity measures are developed more or less in an ad-hoc fashion. It is mostly unclear, how the structure of an object-oriented case model, e.g., the class hierarchy, influences similarity assessment. Intuitively, it is obvious that the class hierarchy contains knowledge about the similarity of the objects. However, how this knowledge relates to the knowledge that could be represented in similarity measures is not obvious at all. This paper analyzes several situations in which class hierarchies are used in different ways for case modeling and proposes a systematic way of specifying similarity measures for comparing arbitrary objects from the hierarchy. The proposed similarity measures have a clear semantics and are computationally inexpensive to compute at run-time.
Programs are linguistic structures which contain identifications of individuals: memory locations, data types, classes, objects, relations, functions etc. must be identified selectively or definingly. The first part of the essay which deals with identification by showing and designating is rather short, whereas the remaining part dealing with paraphrasing is rather long. The reason is that for an identification by showing or designating no linguistic compositions are needed, in contrast to the case of identification by paraphrasing. The different types of functional paraphrasing are covered here in great detail because the concept of functional paraphrasing is the foundation of functional programming. The author had to decide whether to cover this subject here or in his essay Purpose versus Form of Programs where the concept of functional programming is presented. Finally, the author came to the conclusion that this essay on identification is the more appropriate place.
The quasienergy spectrum of a periodically driven quantum system is constructed from classical dynamics by means of the semiclassical initial value representation using coherent states. For the first time, this method is applied to explicitly time dependent systems. For an anharmonic oscillator system with mixed chaotic and regular classical dynamics, the entire quantum spectrum (both regular and chaotic states) is reproduced semiclassically with surprising accuracy. In particular, the method is capable to account for the very small tunneling splittings.
Simultaneous quantifier elimination in sequent calculus is an improvement over the well-known skolemization. It allows a lazy handling of instantiations as well as of the order of certain reductions. We prove the soundness of a sequent calculus which incorporates a rule for simultaneous quantifier elimination. The proof is performed by semantical arguments and provides some insights into the dependencies between various formulas in a sequent.
Robust Reliability of Diagnostic Multi-Hypothesis Algorithms: Application to Rotating Machinery
(1998)
Damage diagnosis based on a bank of Kalman filters, each one conditioned on a specific hypothesized system condition, is a well recognized and powerful diagnostic tool. This multi-hypothesis approach can be applied to a wide range of damage conditions. In this paper, we will focus on the diagnosis of cracks in rotating machinery. The question we address is: how to optimize the multi-hypothesis algorithm with respect to the uncertainty of the spatial form and location of cracks and their resulting dynamic effects. First, we formulate a measure of the reliability of the diagnostic algorithm, and then we discuss modifications of the diagnostic algorithm for the maximization of the reliability. The reliability of a diagnostic algorithm is measured by the amount of uncertainty consistent with no-failure of the diagnosis. Uncertainty is quantitatively represented with convex models.
Robust facility location
(1998)
Let A be a nonempty finite subset of R^2 representing the geographical coordinates of a set of demand points (towns, ...), to be served by a facility, whose location within a given region S is sought. Assuming that the unit cost for a in A if the facility is located at x in S is proportional to dist(x,a) - the distance from x to a - and that demand of point a is given by w_a, minimizing the total trnsportation cost TC(w,x) amounts to solving the Weber problem. In practice, it may be the case, however, that the demand vector w is not known, and only an estimator {hat w} can be provided. Moreover the errors in sich estimation process may be non-negligible. We propose a new model for this situation: select a threshold valus B 0 representing the highest admissible transportation cost. Define the robustness p of a location x as the minimum increase in demand needed to become inadmissible, i.e. p(x) = min{||w^*-{hat w}|| : TC(w^*,x) B, w^* = 0} and solve then the optimization problem max_{x in S} p(x) to get the most robust location.
In the following an introduction to the level set method will be givenso that one becomes aware of the arising problems, which lead to the needof reinitialization. The problems concerning reinitialization itself will be analysed more detailed and a solution for area loss will be proposed. This solution consists in a combination of the commonly used PDE for reinitialization and extrapolation around the zero level set. Numericalexperiments show rather satisfactory results as far as area loss and computation of curvature are concerned.
Abstract: Generalized single-atom Maxwell-Bloch equations for optically dense media are derived taking into account non-cooperative radiative atom-atom interactions. Applying a Gaussian approximation and formally eliminating the degrees of freedom of the quantized radiation field and of all but a probe atom leads to an effective time-evolution operator for the probe atom. The mean coherent amplitude of the local field seen by the atom is shown to be given by the classical Lorentz-Lorenz relation. The second-order correlations of the field lead to terms that describe relaxation or pump processes and level shifts due to multiple scattering or reabsorption of spontaneously emitted photons. In the Markov limit a non-linear and nonlocal single-atom density matrix equation is derived. To illustrate the effects of the quantum corrections we discuss amplified spontaneous emission and radiation trapping in a dense ensemble of initially inverted two-level atoms and the effects of radiative interactions on intrinsic optical bistability in coherently driven systems.
Transitions from classical to quantum behaviour in a spin system with two degenerate ground states separated by twin energy barriers which are asymmetric due to an applied magnetic field are investigated. It is shown that these transitions can be interpreted as first- or second-order phase transitions depending on the anisotropy and magnetic parameters defining the system in an effective Lagrangian description.
Abstract: We investigate the quantum properties of fields generated by resonantly enhanced wave mixing based on atomic coherence in Raman systems. We show that such a process can be used for generation of pairs of Stokes and anti-Stokes fields with nearly perfect quantum correlations, yielding almost complete (i.e. 100%) squeezing without the use of a cavity. We discuss the extension of the wave mixing interactions into the domain of a few interacting light quanta.
The paper addresses two problems of comprehensible proof presentation, the hierarchically structured presentation at the level of proof methods and different presentation styles of construction proofs. It provides solutions for these problems that can make use of proof plans generated by an automated proof planner.
In this paper we study the space-time asymptotic behavior of the solutions and derivatives to th incompressible Navier-Stokes equations. Using moment estimates we obtain that strong solutions to the Navier-Stokes equations which decay in \(L^2\) at the rate of \(||u(t)||_2 \leq C(t+1)^{-\mu}\) will have the following pointwise space-time decay \[|D^{\alpha}u(x,t)| \leq C_{k,m} \frac{1}{(t+1)^{ \rho_o}(1+|x|^2)^{k/2}} \]
where \( \rho_o = (1-2k/n)( m/2 + \mu) + 3/4(1-2k/n)\), and \(|a |= m\). The dimension n is \(2 \leq n \leq 5\) and \(0\leq k\leq n\) and \(\mu \geq n/4\)
We prove that there exists a positive \(\alpha\) such thatfor any integer \(\mbox{$d\ge 3$}\) and any topological types \(\mbox{$S_1,\dots,S_n$}\) of plane curve singularities, satisfying \(\mbox{$\mu(S_1)+\dots+\mu(S_n)\le\alpha d^2$}\), there exists a reduced irreducible plane curve of degree \(d\) with exactly \(n\) singular points of types \(\mbox{$S_1,\dots,S_n$}\), respectively. This estimate is optimal with respect to theexponent of \(d\). In particular, we prove that for any topological type \(S\) there exists an irreducible polynomial of degree \(\mbox{$d\le 14\sqrt{\mu(S)}$}\) having a singular point of type \(S\).
The tunneling splitting of the energy levels of a ferromagnetic particle in the presence of an applied magnetic field - previously derived only for the ground state with the path integral method - is obtained in a simple way from Schr"odinger theory. The origin of the factors entering the result is clearly understood, in particular the effect of the asymmetry of the barriers of the potential. The method should appeal particularly to experimentalists searching for evidence of macroscopic spin tunneling.
The Kallianpur-Robbins law describes the long term asymptotic behaviour of the distribution of the occupation measure of a Brownian motion in the plane. In this paper we show that this behaviour can be seen at every typical Brownian path by choosing either a random time or a random scale according to the logarithmic laws of order three. We also prove a ratio ergodic theorem for small scales outside an exceptional set of vanishing logarithmic density of order three.
This paper presents a new approach to parallel motion planning for industrial robot arms with six degrees of freedom in an on-line given 3D environment. The method is based on the A*-search algorithm and needs no essential off-line computations. The algorithm works in an implicitly descrete configuration space. Collisions are detected in the cartesian workspace by hierarchical distance computation based on the given CAD model. By decomposing the 6D configuration space into hypercubes and cyclically mapping them onto multiple processing units, a good load distribution can be achieved. We have implemented the parallel motion planner on a workstation cluster with 9 PCs and tested the planner for several benchmark environments. With optimal discretisation, the new approach usually shows linear, and sometimes even superlinear speedups. In on-line provided environments with static obstacles, the parallel planning times are only a few seconds.
Outsourcing und Übertragungsmöglichkeiten des Outsourcings auf die Universität Kaiserslautern
(1998)
Abstract: Resonant optical pumping in dense atomic media is discussed, where the absorption length is less than the smallest characteristic dimension of the sample. It is shown that reabsorption and multiple scattering of spontaneous photons (radiation trapping) can substantially slow down the rate of optical pumping. A very slow relaxation out of the target state of the pump process is then sufficient to make optical pumping impossible. As model systems an inhomogeneously and a radiatively broadened 3-level system resonantly driven with a strong broad-band pump field are considered.
Die virtuelle Produktentwicklung in verteilter Umgebung erfordert eine intensive Kommunika-tion zwischen den beteiligten CAx-Systemen. Diese findet bisher in Form des dateibasierten Datenaustausches mit Hilfe von Direktkonvertern oder neutralen Schnittstellen statt. Der Datenaustausch wird hierbei meist in mehreren Iterationsschleifen durchgeführt und ist oft mit Datenverlusten sowie Unterbrechungen der Entwicklungsaktivitäten verbunden. Demgegenüber steht als neuer Ansatz für die Interoperabilität zwischen CAx-Systemen das Konzept eines CAx-Objektbusses auf Basis von CORBA und STEP. Dieser Ansatz ermög-licht eine plattformübergreifende Online-Kopplung heterogener CAx-Systeme. Im Gegensatz zum dateibasierten Datenaustausch ist hierbei ein transparenter Zugriff sowohl auf Daten als auch auf Funktionen der angebundenen Systeme möglich. Dadurch kann die Durchgängigkeit der Produktdaten in der Prozeßkette deutlich erhöht werden. Zur Beurteilung der Praxistauglichkeit wird dieser neue Ansatz dem dateibasierten Daten-austausch am Beispiel virtueller Einbauuntersuchungen gegenübergestellt. Dabei werden für unterschiedliche praxisrelevante Modellgrößen die für die Übertragung von Geometrie und Topologie erforderlichen Zeiten analysiert und verglichen. Weiterhin werden die generellen Vor- und Nachteile der beiden Lösungen dargestellt. Abschließend wird auf die Potentiale des neuen Ansatzes für den Einsatz in anderen Bereichen eingegangen.
This paper is based on a path planning approach we reported earlier for industrial robot arms with 6 degrees of freedom in an on-line given 3D environment. It has on-line capabilities by searching in an implicit and descrete configuration space and detecting collisions in the Cartesian workspace by distance computation based on the given CAD model. Here, we present different methods for specifying the C-space discretization. Besides the usual uniform and heuristic discretization, we investigate two versions of an optimal discretization for an user-predefined Cartesian resolution. The different methods are experimentally evaluated. Additionally, we provide a set of 3- dimensional benchmark problems for a fair comparison of path planner. For each benchmark, the run-times of our planner are between only 3 and 100 seconds on a Pentium PC with 133 MHz.
In this paper, the problem of path planning for robot manipulators with six degrees of freedom in an on-line provided three-dimensional environment is investigated. As a basic approach, the best-first algorithm is used to search in the implicit descrete configuration space. Collisions are detected in the Cartesian workspace by hierarchical distance computation based on the given CAD model. The basic approach is extended by three simple mechanisms and results in a heuristic hierarchical search. This is done by adjusting the stepsize of the search to the distance between the robot and the obstacles. As a first step, we show encouraging experimental results with two degrees of freedom for five typical benchmark problems.
Enhancing the quality of surgical interventions is one of the main goals of surgical robotics. Thus we have devised a surgical robotic system for maxillofacial surgery which can be used as an intelligent intraoperative surgical tool. Up to now a surgeon preoperatively plans an intervention by studying twodimensional X-rays, thus neglecting the third dimension. In course of the special research programme "Computer and Sensor Aided Surgery" a planning system has been developed at our institute, which allows the surgeon to plan an operation on a threedimensional computer model of the patient . Transposing the preoperatively planned bone cuts, bore holes, cavities, and milled surfaces during surgery still proves to be a problem, as no adequate means are at hand: the actual performance of the surgical intervention and the surgical outcome solely depend on the experience and the skill of the operating surgeon. In this paper we present our approach of a surgical robotic system to be used in maxillofacial surgery. Special stress is being laid upon the modelling of the environment in the operating theatre and the motion planning of our surgical robot .
For defining attribute types to be used in the case representation, taxonomies occur quite often. The symbolic values at any node of the taxonomy tree are used as attribute values in a case or a query. A taxonomy type represents a relationship between the symbols through their position within the taxonomy-tree which expresses knowledge about the similarity between the symbols. This paper analyzes several situations in which taxonomies are used in different ways and proposes a systematic way of specifying local similarity measures for taxonomy types. The proposed similarity measures have a clear semantics and are easy to compute at runtime.
We propose a new discretization scheme for solving ill-posed integral equations of the third kind. Combining this scheme with Morozov's discrepancy principle for Landweber iteration we show that for some classes of equations in such method a number of arithmetic operations of smaller order than in collocation method is required to appoximately solve an equation with the same accuracy.
Finding "good" cycles in graphs is a problem of great interest in graph theory as well as in locational analysis. We show that the center and median problems are NP hard in general graphs. This result holds both for the variable cardinality case (i.e. all cycles of the graph are considered) and the fixed cardinality case (i.e. only cycles with a given cardinality p are feasible). Hence it is of interest to investigate special cases where the problem is solvable in polynomial time. In grid graphs, the variable cardinality case is, for instance, trivially solvable if the shape of the cycle can be chosen freely. If the shape is fixed to be a rectangle one can analyse rectangles in grid graphs with, in sequence, fixed dimension, fixed cardinality, and variable cardinality. In all cases a com plete characterization of the optimal cycles and closed form expressions of the optimal objective values are given, yielding polynomial time algorithms for all cases of center rectangle problems. Finally, it is shown that center cycles can be chosen as rectangles for small cardinalities such that the center cycle problem in grid graphs is in these cases completely solved.
Todd and Coxeter's method for enumerating cosets of finitely generated subgroups in finitely presented groups (abbreviated by Tc here) is one famous method from combinatorial group theory for studying the subgroup problem. Since prefix string rewriting is also an appropriate method to study this problem, prefix string rewriting methods have been compared to Tc. We recall and compare two of them briefly, one by Kuhn and Madlener [4] and one by Sims [15]. A new approach using prefix string rewriting in free groups is derived from the algebraic method presented by Reinert, Mora and Madlener in [14] which directly emulates Tc. It is extended to free monoids and an algebraic characterization for the "cosets" enumerated in this setting is provided.
The first observation of spatiotemporal self-focusing of spin waves is reported. The experimental results are obtained for dipolar spin waves in yttrium-iron-garnet films by means of a newly developed space- and time-resolved Brillouin light scattering technique. They demonstrate self-focusing of a moving wave pulse in two spatial dimensions, and formation of localized two-dimensional wave packets, the collapse of which is stopped by dissipation. The experimental results are in good qualitative agreement with numerical simulations.
The flow of a liquid into an empty channel is simulated. The simulation is based on a recently published model for general fluid/liquid/solid systems which eliminates the shear stress singularity at the moving contact line between the liquid/fluid interface and the solid. This model is carefully analyzed for low Reynolds and Capillary numbers, adapted to the channel inflow problem, and implemented. Very convincing numerical results are presented.
In this paper we derive nonparametric stochastic volatility models in discrete time. These models generalize parametric autoregressive random variance models, which have been applied quite successfully to nancial time series. For the proposed models we investigate nonparametric kernel smoothers. It is seen that so-called nonparametric deconvolution estimators could be applied in this situation and that consistency results known for nonparametric errors- in-variables models carry over to the situation considered herein.
This paper motivates the necessity for support for negotiation during Sales Support on the Internet within Case-Based Reasoning solutions. Different negotiation approaches are discussed and a general model of the sales process is presented. Further, the tradition al CBR-cycle is modified in such a way that iterative retrieval during a CBR consulting session is covered by the new model. Several gen eral characteristics of negotiation are described and a case study is shown where preliminary approaches are used to negotiate with a cu stomer about his demands and available products in a 'CBR-based' Electronic Commerce solution.
We present a parallel path planning method that is able to automatically handle multiple goal configurations as input. There are two basic approaches, goal switching and bi-directional search, which are combined in the end. Goal switching dynamically selects a fa-vourite goal depending on some distance function. The bi-directional search supports the backward search direction from the goal to the start configuration, which is probably faster. The multi-directional search with goal switching combines the advantages of goal switching and bi-directional search. Altogether, the planning system is enabled to select one of the pref-erable goal configuration by itself. All concepts are experimentally validated for a set of benchmark problems consisting of an industrial robot arm with six degrees of freedom in a 3D environment.
This paper presents a new approach to parallel motion planning for industrial robot arms with six degrees of freedom in an on-line given 3D environment. The method is based on the A-search algorithm and needs no essential off-line computations. The algorithm works in an implicitly descrete configuration space. Collisions are detected in the Cartesian workspace by hierarchical distance computation based on the given CAD model. By decomposing the 6D configuration space into hypercubes and cyclically mapping them onto multiple processing units, a good load distribution can be achieved. We have implemented the parallel motion planner on a workstation cluster with 9 PCs and tested the planner for several benchmark environments. With optimal discretisation, the new approach usually shows linear speedups. In on-line provided environments with static obstacles, the parallel planning times are only a few seconds.
The Monte Carlo complexity of computing integrals depending on a parameter is analyzed for smooth integrands. An optimal algorithm is developed on the basis of a multigrid variance reduction technique. The complexity analysis implies that our algorithm attains a higher convergence rate than any deterministic algorithm. Moreover, because of savings due to computation on multiple grids, this rate is also higher than that of previously developed Monte Carlo algorithms for parametric integration.
Monomial representations and operations for Gröbner bases computations are investigated from an implementation point of view. The technique ofvectorized monomial operations is introduced and it is shown how it expedites computations of Gröbner bases. Furthermore, a rank-based monomialrepresentation and comparison technique is examined and it is concluded that this technique does not yield an additional speedup over vectorizedcomparisons. Extensive benchmark tests with the Computer Algebra System SINGULAR are used to evaluate these concepts.
The term enterprise modeling, synonymous with enterprise engineering, often refers to methodologies, developed for modeling activities, states, time, and cost within an enterprise architecture. They serve as a vehicle for evaluating and modeling activities resources and so on. CIM - OSA (Computer Integrated Manufacturing Open Systems Architecture) is a methodology for modeling computer integrated environments, and its major objective is the appropriate integration of enterprise operations by means of efficient information exchange within the enterprise. Although there are other methodo- logies in the industry that serve the same purpose, most of them concentrate on the internal aspect of an enterprise. The paper is concerned with the modeling of the links between enterprises. The aim is to examine these relationships or links in detail and suggest a method for modeling enterprise networks drawing on the methodologies currently used in the industry and extending with the method proposed here.
As the previous chapters of this book have shown, case-based reasoning is a technology that has been successfully applied to a large range of different tasks. Through all the different CBR projects, both basic research projects as well as industrial development projects, lots of knowledge and experience about how to build a CBR application has been collected. Today, there is already an increasing number of successful companies developing industrial CBR applications. In former days, these companies could develop their early pioneering CBR applications in an ad-hoc manner. The highly-skilled CBR expert of the company was able to manage these projects and to provide the developers with the required expertise.
In der vorliegenden Arbeit wurden Wirkstoffe aus unterschiedlichen Substanzklassen auf ihre antineoplastische Aktivität an humanen Tumorzellinien untersucht. Einige der getesteten Substanzen zeigten gute Ansätze für einen möglichen späteren Einsatz in der Tumortherapie. Die Alkaloide Lycorin und Lycobetain zeigten im Sulforhodamin B-Assay eine sehr gute Wachstumshemmung. Der IC50-Wert der Substanzen lag bei allen getesteten humanen Tumorzellinien unter 3 microM. Trotz der hervorragenden Wachstumshemmung konnte für Lycorin kein Wirkmechanismus gefunden werden. Ein Arrest der Zellen in der G2/M-Phase des Zellzyklus konnte jedoch gezeigt werden. Für Lycobetain kristallisierte sich eine duale Hemmung von Topoisomerase I und II als möglicher Wirkmechanismus heraus. Die Aktivität von Topoisomerase II konnte durch 100 microM Lycobetain vollständig inhibiert werden. Bereits bei 10 microM Lycobetain war keine Topoisomerase I Aktivität mehr detektierbar, was nachweislich auf der Stabilisierung des DNA-Topoisomerase-Komplexes beruhte. Diese resultierte in einer Induktion von DNA-Strangbrüchen, Arrest der Zellen in der G2/M-Phase des Zellzyklus und schließlich der Induktion von Apoptose. Alle diese Eigenschaften deuteten auf eine Topoisomerase-Hemmung als Wirkmechanismus von Lycobetain hin. Untersuchungen von fünf Flavonoiden aus der chinesischen Heilpflanze Scutellaria baicalensis zeigten, daß Baicalin, Baicalein, Skullcapflavon II und Wogonin das Wachstum verschiedener humaner Tumorzellinien hemmten, während Wogonosid bis zu Konzentrationen von 100 microM keine Wirkung zeigte. Baicalein und Baicalin wiesen trotz großer Strukturübereinstimmung keinen einheitlichen Wirkmechanismus auf. Baicalein hemmt, wie Lycobetain, die Aktivität der Topoisomerasen I und II, wobei für Topoisomerase I eine Stabilisierung des binären Intermediates von Topo-isomerase und DNA nachgewiesen werden konnte. Im Gegensatz zu Lycobetain interkaliert Baicalein nicht in doppelsträngige DNA, kompetiert jedoch mit dem Hoechst-Farbstoff H33258 um die Bindung an die kleine Furche der DNA. Die Induktion von DNA-Strangbrüchen, sowie der Arrest der Zellen in der G2/M-Phase des Zellzyklus und die Induktion von Apoptose konnten auch für Baicalein gezeigt werden. Messungen mit Baicalin ergaben keinen Hinweis auf Hemmung von humanen Topoisomerasen. Zellzyklusanalysen zeigten einen Arrest in der G0/G1-Phase, was im Gegensatz zu Baicalein auf einen völlig unterschiedlichen, bisher nicht geklärten, Mechanismus hindeutet. Skullcapflavon II hemmte Topoisomerase I und II ab Konzentrationen von 100 microM. Die Stabilisierung des DNA-Topoisomerase-Komplexes konnte jedoch für diese Substanz nicht nachgewiesen werden. Aufgrund der Struktur könnte jedoch auf einen anderen Mechanismus der Topoisomerase-Inhibierung, möglicherweise die Bindung an die freie Topoisomerase I und die damit verbundene Hemmung der Komplexbildung, geschlossen werden. Für Wogonin konnte in dieser Arbeit kein Wirkmechanismus gefunden werden. In unserer Arbeitsgruppe wurden verschiedene indigoide Bisindole synthetisiert [Hössel, 1996; Hössel, nicht veröffentlicht], die ebenfalls auf ihre antineoplastische Wirkung untersucht wurden. Ein großes Problem stellte dabei die schlechte Löslichkeit dieser Substanzklasse dar. Der Vergleich der Substanzen im Sulforhodamin B-Assay an der Zellinie LXFL529L ergab sehr unterschiedliche Ergebnisse. Indirubin und 5-Jod-Indirubin waren die besten Wachstumshemmstoffe mit IC50-Werten unter 10 microM. Die indigoiden Bisindole besaßen die Fähigkeit in Doppelstrang-DNA zu interkalieren und an die kleine Furche der DNA zu binden, während dies für Deoxytopsentin nicht nachzuweisen war. Im Tubulinpolymerisationsassay hemmten Indirubin, 5-Jod-Indirubin und Bisindolylindol die Polymerisation von Tubulinmonomeren. Im Vergleich zur Referenzsubstanz Colchicin war diese Hemmung jedoch für die Wirkung der Substanzen nicht von Bedeutung. Messungen zur Hemmung der cyclinabhängigen Kinase 1 (cdk1) weisen darauf hin, daß die indigoiden Substanzen ein inhibitorisches Potential für Zellzykluskinasen besitzen. Neben cdk1 hemmen Indirubin und 5-Jod-Indirubin unter anderem cdk5, eine Kinase, die an Mikrotubuliproteinen assoziiert vorliegen kann. Mittels Western-Blotting konnte gezeigt werden, daß die eingesetzte Tubulinpräperation cdk5 enthält. Die geringfügige Hemmung der Tubulinpolymerisation läßt sich möglicherweise durch die Hemmung von mit Tubulin assoziierter cdk5 erklären. Aus dem Labor von Stalina Melnik, Moskau, Rußland wurden unserer Arbeitsgruppe 13 Wirkstoffe zur Untersuchung zur Verfügung gestellt. Bei den Substanzen handelte es sich um Indolocarbazole und Bisindolylmaleimide, die sich durch verschiedene Zuckersubstitutionen an R1 sowie verschiedene Reste an X und R2 unterschieden. Im Sulforhodamin B-Assay konnte mit Ausnahme der Substanzen 1 und 11 für alle Substanzen ein IC50-Wert unter 10 microM ermittelt werden, was auf eine hohe wachstumshemmende Potenz hinweist. Wegen der Strukturähnlichkeit mit Staurosporin wurde zunächst die Inhibierung der Proteinkinase C überprüft. Am isolierten zytosolischen Extrakt konnte, ebenfalls mit Ausnahme der Substanzen 1 und 11, eine Hemmung der PKC nachgewiesen werden, wobei sich die IC50-Werte zwischen 0,4 und 34 microM bewegten. Im Gegensatz dazu waren nur zwei Substanzen (4 und 10) in der Lage in der Zellkultur die PKC-Aktivität im niedrigen Konzentrationsbereich zu hemmen. Bei den Substanzen 2 und 5 war ein IC50-Wert ermittelbar, der aber mindestens zehnfach höher lag als bei der Messung am isolierten Enzym. Eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen ist, daß die Substanz das Zielprotein in der Zelle nicht erreichen kann. Die Strukturverwandschaft mit den Topoisomerase-Inhibitoren NB 506 und Rebeccamycin, deutete auf humane Topoisomerasen als potentiellen Angriffspunkt der Wirkstoffe hin. Tatsächlich erwiesen sich mehrere Substanzen als mögliche Hemmstoffe von Topoisomerase I und/oder II (siehe Tabelle 13). Ein weiteres Phänomen war die Fähigkeit aller Substanzen, sich an die kleine Furche der DNA anzulagern, während keine Interkalationsfähigkeit nachweisbar war. Die Induktion von Strangbrüchen war lediglich für die Substanzen 4 und 8 im unteren mikromolaren Bereich nachweisbar, während die meisten erst ab 50 microM DNA-Schäden induzierten. Die beste Wirkung zeigten aber auch diese Substanzen bei Untersuchungen zur Hemmung von cyclinabhängigen Kinasen. Dabei muß berücksichtigt werden, daß es sich bei der cdk1 um ein isoliertes Enzym handelt und die Hemmung im zellulären System möglicherweise nicht meßbar ist. Aufgrund der in dieser Arbeit erhaltenen Daten konnte für drei Indolocarbazole ein potentieller Wirkmechanismus gefunden werden. Für Substanz 8 ist die Hemmung von Topoisomerasen ein möglicher Wirkmechanismus, während Substanz 10 sich als möglicher Proteinkinase C-Hemmstoff herausstellte. Substanz 4 scheint einen potentiellen cdk1 Hemmstoff darzustellen.
Abstract: We analyze the long-time quantum dynamics of degenerate parametric down-conversion from an initial sub-harmonic vacuum (spontaenous down-conversion). Standard linearization of the Heisenberg equations of motions fails in this case, since it is based on an expansion around an unstable classical solution and neglects pump depletion. Introducing a mean-field approximation we find a periodic exchange of energy between the pump and subharmonic mode goverened by an anharmonic pendulum equation. From this equation the optimum interaction time or crystal length for maximum conversion can be determined. A numerical integration of the 2-mode Schrödinger equation using a dynamically optimized basis of displaced and squeezed number states verifies the characteristic times predicted by the mean-field approximation. In contrast to semiclassical and mean-field predictions it is found that quantum uctuations of the pump mode lead to a substantial limitation of the efficiency of parametric down-conversion.
The light-cone Hamiltonian approach is applied to the super D2- brane, and the equivalent area-preserving and U(1) gauge-invariant effective Lagrangian, which is quadratic in the U(1) gauge field, is derived. The latter is recognised to be that of the three- dimensional U(1) gauge theory, interacting with matter supermultiplets, in a special external induced supergravity metric and the gravitino field, depending on matter fields. The duality between this theory and 11d supermembrane theory is demonstrated in the light-cone gauge.
We study the statistics of the Wigner delay time and resonance width for a Bloch particle in ac and dc fields in the regime of quantum chaos. It is shown that after appropriate rescaling the distributions of these quantities have universal character predicted by the random matrix theory of chaotic scattering.
In der vorliegenden Arbeit wird die Methode der Molekulardynamik benutzt, um das Transmissionsverhalten von niederenergetischen Sauerstoffionen durch dünne Edelgasfilme mit Hilfe von klassischen Wechselwirkungs-Potentialen zu untersuchen. In einer quantenmechanischen Form, der sogenannten Tight-Binding Näherung, wird die Molekulardynamik verwendet, um die Dynamik des Phasenübergangs von der Flüssigkeit, oder vom Gas, zur amorphen Phase von Silizium, oder von hydrogenisiertem Silizium, zu untersuchen. Ich simuliere ein Experiment von N. J. Sack et. al., in dem Sauerstoffionen durch Elektronenbeschuß von einer WOx-Oberfläche desorbiert wurden und deren Transmissionsverhalten durch dünne Edelgasfilme gemessen wurde. Wenn in der Simulation nur elastische Streuung durch Paarpotentiale zugelassen wird, finde ich gute Übereinstimmung für die Transmissionsausbeuten zwischen Experiment und Simulation für Xe- und Kr-Filme. Die große Anzahl der gefundenen Transmissionen kann auf den kleinen Wechselwirkungsradius der Sauerstoffionen zurückgeführt werden. Die Diskrepanz zwischen Experiment und Simulation, die für Ar-Filme zu verzeichnen ist, wird auf elektronisch inelastische Wechselwirkungen oder strukturelle Effekte im Experiment zurückgeführt. In einem einfachen geometrischen Modell kann ich die Transmissions-Daten der Simulation für Xe- und Kr- Filme interpretieren, nicht jedoch die Daten für Ar-Filme. Dieses geometrische Modell wird dann zur Interpretation eines weiteren, ähnlichen Experiments von N. J. Sack et. al. herangezogen. Neue dynamische Gleichungen für klassische und quantenmechanische Molekulardynamik im kanonischen - , Enthalpie - und freien Enthalpie Ensemble werden vorgeschlagen. Ich zeige, daß Atome, die in den neuen dynamischen Gleichungen in der Zeit propagiert werden, die Phasenraum-Verteilungsfunktionen der entsprechenden Ensembles korrekt abtasten. Basierend auf einem verallgemeinerten Liouville Theorem werden numerische Integrations-Algorithmen entwickelt, die die fundamentalen Symmetrieen der dynamischen Gleichungen respektieren. Silizium gehört zu den am besten studierten Materialien überhaupt. In theoretischen Untersuchungen wird flüssiges und amorphes Silizium üblicherweise ohne Kontrolle des Drucks untersucht. In dieser Arbeit wird gezeigt, daß Druckkontrolle in der Beschreibung sowohl einer thermodynamischen Phase als auch in Phasenübergängen in der Simulation wichtig ist. Der Übergang von der flüssigen zur amorphen Phase von Silizium in einer Tight-Binding Beschreibung mit und ohne Druckkontrolle führt zu Strukturen, die halbleitend mit Druckkontrolle und nicht halbleitend ohne Druckkontrolle sind. Weiterhin werden Evidenzen gefunden, die die Erweiterung der üblichen minimalen Valenzbasis des Siliziums durch d-Orbitale nahelegen, um korrekte Resultate speziell für flüssiges Silizium zu erhalten. Amorphes hydrogenisiertes Silizium ist technisch wichtig, da die Bandlücke durch Wasserstoffgehalt und Herstellung beeinflußt werden kann. In dieser Arbeit wird ein mikroskopisches Modell für amorphes Silizium, erhalten durch Abkühlung eines Silizium-Wasserstoff Gases, mit Hilfe der Molekulardynamik in einer Tight-Binding Beschreibung simuliert. Die Rolle des Wasserstoffs im amorphen Netzwerk wird mit Hilfe einer Vielzahl von Korrelationsfunktionen aufgezeigt. Diese Korrelationsfunktionen demonstrieren die hohe Flexibilität des Wasserstoffs. In Übereinstimmung mit neueren NMR-Daten von Y. Wu et. al finde ich im amorphen Netzwerk eine Klusterung der Wasserstoffatome, die die Tendenz zweier Wasserstoffatome reflektiert unabgesättigte Silizium Bindung, die sich ohne Wasserstoff zu ungünstigen Bindungsgeometrien vereinigen würden, zu passivieren.
On a family F of probability measures on a measure space we consider the Hellinger and Kullback-Leibler distances. We show that under suitable regulari ty conditions Jeffreys' prior is proportional to the k-dimensional Hausdorff measure w.r.t. Hellinger dis tance respectively to the k2 -dimensional Hausdorff measure w.r.t. Kullback-Leibler distance. The proof i s based on an area-formula for the Hausdorff measure w.r.t. to generalized distances.
Abstract: We develop a constructive method to derive exactly solvable quantum mechanical models of rational (Calogero) and trigonometric (Sutherland) type. This method starts from a linear algebra problem: finding eigenvectors of triangular finite matrices. These eigenvectors are transcribed into eigenfunctions of a selfadjoint Schrödinger operator. We prove the feasibility of our method by constructing an " AG_3 model" of trigonometric type (the rational case was known before from Wolfes 1975). Applying a Coxeter group analysis we prove its equivalence with the B_3 model. In order to better understand features of our construction we exhibit the F_4 rational model with our method.
We develop a constructive method to derive exactly solvable quantum mechanical models of rational (Calogero) and trigonometric (Sutherland) type. This method starts from a linear algebra problem: finding eigenvectors of triangular finite matrices. These eigenvectors are transcribed into eigenfunctions of a selfadjoint Schrödinger operator. We prove the feasibility of our method by constructing a new "\(AG_3\) model" of trigonometric type (the rational case was known before from Wolfes 1975). Applying a Coxeter group analysis we prove its equivalence with the \(B_3\) model. In order to better understand features of our construction we exhibit the \(F_4\) rational model with our method.
Abstract: The effect of intracavity Electromagnetically Induced Transparency on the properties of optical resonators and active laser devices is discussed theoretically. A pronounced frequency pulling and cavity linewidth narrowing are predicted. The effect can be used to substantially reduce classical and quantum phase noise of the beat-note of optical oscillators. Fundamental limits of this stabilization mechanism are discussed as well as its potential application to high-resolution spectroscopy.
Abstract: We predict the possibility of sharp, high-contrast resonances in the optical response of a broad class of systems, wherein interference effects are generated by coherent perturbation or interaction of dark states. The properties of these resonances can be manipulated to design a desired atomic response.
We report on the exchange bias effect as a function of the in-plane direction of the applied field in twofold symmetric, epitaxial Ni 80 Fe 20 /Fe 50 Mn 50 bilayers grown on Cu~110! single-crystal substrates. An enhancement of the exchange bias field, H eb , up to a factor of 2 is observed if the external field is nearly, but not fully aligned perpendicular to the symmetry direction of the exchange bias field. From the measurement of the exchange bias field as a function of the in-plane angle of the applied field, the unidirectional, uniaxial and fourfold anisotropy contributions are determined with high precision. The symmetry direction of the unidirectional anisotropy switches with increasing NiFe thickness from [110] to [001].
A multi-phase composite with periodic distributed inclusions with a smooth boundary is considered in this contribution. The composite component materials are supposed to be linear viscoelastic and aging (of the non-convolution integral type, for which the Laplace transform with respect to time is not effectively applicable) and are subjected to isotropic shrinkage. The free shrinkage deformation can be considered as a fictitious temperature deformation in the behavior law. The procedure presented in this paper proposes a way to determine average (effective homogenized) viscoelastic and shrinkage (temperature) composite properties and the homogenized stress-field from known properties of the components. This is done by the extension of the asymptotic homogenization technique known for pure elastic non-homogeneous bodies to the non-homogeneous thermo-viscoelasticity of the integral non-convolution type. Up to now, the homogenization theory has not covered viscoelasticity of the integral type. Sanchez-Palencia (1980), Francfort & Suquet (1987) (see [2], [9]) have consid- ered homogenization for viscoelasticity of the differential form and only up to the first derivative order. The integral-modeled viscoelasticity is more general then the differential one and includes almost all known differential models. The homogenization procedure is based on the construction of an asymptotic solution with respect to a period of the composite structure. This reduces the original problem to some auxiliary boundary value problems of elasticity and viscoelasticity on the unit periodic cell, of the same type as the original non-homogeneous problem. The existence and uniqueness results for such problems were obtained for kernels satisfying some constrain conditions. This is done by the extension of the Volterra integral operator theory to the Volterra operators with respect to the time, whose 1 kernels are space linear operators for any fixed time variables. Some ideas of such approach were proposed in [11] and [12], where the Volterra operators with kernels depending additionally on parameter were considered. This manuscript delivers results of the same nature for the case of the space-operator kernels.
This paper describes a tableau-based higher-order theorem prover HOT and an application to natural language semantics. In this application, HOT is used to prove equivalences using world knowledge during higher-order unification (HOU). This extended form of HOU is used to compute the licensing conditions for corrections.
A new approach is proposed to model and simulate numerically heterogeneous catalysis in rarefied gas flows. It is developed to satisfy all together the following points: i) describe the gas phase at the microscopic scale, as required in rarefied flows, ii) describe the wall at the macroscopic scale, to avoid prohibitive computational costs and consider not only crystalline but also amorphous surfaces, iii) reproduce on average macroscopic laws correlated with experimental results and iv) derive ana- lytic models in a systematic and exact way. The problem is stated in the general framework of a non static flow in the vicinity of a catalytic and non porous surface (without ageing). It is shown that the exact and systematic resolution method based on the Laplace transform, introduced previously by the author to model collisions in the gas phase, can be extended to the present problem. The proposed approach is applied to the modelling of the Eley-Rideal and Langmuir-Hinshelwood recombinations, assuming that the coverage is locally at equilibrium. The models are developed considering one atomic species and extended to the gen eral case of several atomic species. Numerical calculations show that the models derived in this way reproduce with accuracy behaviours observed experimentally.
The lowest resonant frequency of a cavity resonator is usually approximated by the classical Helmholtz formula. However, if the opening is rather large and the front wall is narrow this formula is no longer valid. Here we present a correction which is of third order in the ratio of the diameters of aperture and cavity. In addition to the high accuracy it allows to estimate the damping due to radiation. The result is found by applying the method of matched asymptotic expansions. The correction contains form factors describing the shapes of opening and cavity. They are com- puted for a number of standard geometries. Results are compared with numerical computations.
A formalism is developed for calculating the quasienergy states and spectrum for time-periodic quantum systems when a time-periodic dynamical invariant operator with a nondegenerate spectrum is known. The method, which circumvents the integration of the Schr-odinger equation, is applied to an integrable class of systems, where the global invariant operator is constructed. Furthermore, a local integrable approximation for more general non-integrable systems is developed. Numerical results are presented for the doubleresonance model.
Wavelet transform originated in 1980's for the analysis of seismic signals has seen an explosion of applications in geophysics. However, almost all of the material is based on wavelets over Euclidean spaces. This paper deals with the generalization of the theory and algorithmic aspects of wavelets to a spherical earth's model and geophysically relevant vector fields such as the gravitational, magnetic, elastic field of the earth.A scale discrete wavelet approach is considered on the sphere thereby avoiding any type of tensor-valued 'basis (kernel) function'. The generators of the vector wavelets used for the fast evaluation are assumed to have compact supports. Thus the scale and detail spaces are finite-dimensional. As an important consequence, detail information of the vector field under consideration can be obtained only by a finite number of wavelet coefficients for each scale. Using integration formulas that are exact up to a prescribed polynomial degree, wavelet decomposition and reconstruction are investigated for bandlimited vector fields. A pyramid scheme for the recursive computation of the wavelet coefficients from level to level is described in detail. Finally, data compression is discussed for the EGM96 model of the earth's gravitational field.
Functional Analysis
(1998)
The aim of this course is to give a very modest introduction to the extremely rich and well-developed theory of Hilbert spaces, an introduction that hopefully will provide the students with a knowledge of some of the fundamental results of the theory and will make them familiar with everything needed in order to understand, believe and apply the spectral theorem for selfadjoint operators in Hilbert space. This implies that the course will have to give answers to such questions as - What is a Hilbert space? - What is a bounded operator in Hilbert space? - What is a selfadjoint operator in Hilbert space? - What is the spectrum of such an operator? - What is meant by a spectral decomposition of such an operator?
Es wird die Aufgabe der vollständigen räumlichen Abdeckung von Regionen in durch mobile Roboter betrachtet. Da-bei können die Regionen in vollständig, teilweise oder nicht bekannten Umgebungen liegen. Zur Lösung wird ein Verfahren aus der Computer-grafik zum Füllen von Bildregionen zugrunde gelegt. Das Verfahren hat eine lokale Sichtweise und läßt somit den Einsatz von Sensordaten und das Auftreten von unvorhergesehenen Hindernissen zu. Die Regionen können durch Karten off-line vorgegeben sein oder durch Sensordaten on-line aufgebaut werden. Dennoch ist eine vollständige und genau einma-lige Flächenbearbeitung garantiert. Dies wird an Beispielen in einer graphischen Visualisierung der Realzeit-Steuerung des Roboters validiert.
Beim Greifen deformierbarer oder zerbrechlicher Werkstücke kommen der Greifgeschwindigkeit sowie der Greifkraft besondere Bedeutung zu. In dieser Arbeit wird eine universelle Steuerung für pneumatische Greifer beschrieben, die eine einfache Einstellung dieser Größen über zwei spannungsgesteuerte Proportionalventile gestattet. Diese Anordnung wird für eine Einflußanalyse von Greifkraft und Greifgeschwindigkeit beim Greifen von Kabeln und Kabelbäumen genutzt, welche sich als robust und unproblematisch erwiesen haben.
Aesthetic Design bzw. Styling ist mehr und mehr ein zentrales Merkmal für den Erfolg von Automobilen auf dem Weltmarkt. Entsprechend den firmenspezifischen Vorstellungen werden diese Eigenschaften der Karosserien in komplexen Abläufen herausgearbeitet. Computer Aided Styling (CAS), Computer Aided Aesthetic Design (CAAD) sind die Werkzeuge zur Schaffung optimaler Karosserieformen. Die Abläufe sind von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich, haben aber ähnliche Strukturen: es wird die Form der Karosserie erstellt, anschließend wird mit Hilfe geeigneter Werkzeuge die Qualität der Flächen beurteilt. In einem nächsten Schritt werden die Flächen entsprechend dieser Beurteilung wieder verändert. Diese Schleifen werden wiederholt, bis das Ergebnis die Verantwortlichen zufriedenstellt. Im Brite-EuRam-Projekt FIORES von 12 Partnern aus 6 Ländern, mit Automobilunternehmen (BMW, Saab), Design-Firmen (Eiger, Formtech, Pininfarina, Taurus), Systemherstelllern und Forschungsinstituten wird jetzt versucht, Methoden zu entwickeln, die den Design-Ablauf verbessern könnten: Die Bewertungskriterien für ästhetische Flächen sollen formalisiert werden und dann direkt zur Modifikation der Freiformflächen benutzt werden im Sinne einer zielgesteuerten Modellierung (Engineering in Reverse, EiR). Dieser Artikel stellt die Ergebnisse des Projekts innerhalb des ersten Jahres dar: der Design-Prozeß in verschiedenen Unternehmen wird analysiert, die sich daraus ergebenden Beurteilungskriterien für ästhetische Formen werden formalisiert und der zielgesteuerten Modellierung zugeführt. Ausblicke auf weitere Ziele des Projekts werden gegeben. Die vorgestellten Arbeiten sind das gemeinsame Ergebnis des Projekt-Konsortiums.
In this paper we study a particular class of \(n\)-node recurrent neural networks (RNNs).In the \(3\)-node case we use monotone dynamical systems theory to show,for a well-defined set of parameters, that,generically, every orbit of the RNN is asymptotic to a periodic orbit.Then, within the usual 'learning' context of NeuralNetworks, we investigate whether RNNs of this class can adapt their internal parameters soas to 'learn' and then replicate autonomously certain external periodic signals.Our learning algorithm is similar to identification algorithms in adaptivecontrol theory. The main feature of the adaptation algorithm is that global exponential convergenceof parameters is guaranteed. We also obtain partial convergence results in the \(n\)-node case.
Superselection rules induced by the interaction with the environment are investigated with the help of exactly soluble Hamiltonian models. Starting from the examples of Araki and of Zurek more general models with scattering are presented for which the projection operators onto the induced superselection sectors do no longer commute with the Hamiltonian. The example of an environment given by a free quantum field indicates that infrared divergence plays an essential role for the emergence of induced superselection sectors. For all models the induced superselection sectors are uniquely determined by the Hamiltonian, whereas the time scale of the decoherence depends crucially on the initial state of the total system.
In der vorliegenden Arbeit wurde die chirale Induktion cholesterischer Phasen von unverbrückten 1,1'- Binaphthylen und über die 2,2'-Position verbrückten 1,1'-Binaphthylen untersucht, um eine Struktur/Wirkungsbeziehung zu entwickeln. Dazu wurden enantiomerenreine 1,1'-Binaphthyle (2 - 7) sowie ihre deuterierten Analoga (1, 3 - 7) für die 2H-NMR-Spektroskopie und die Racemate für die UV-Spektroskopie (3 - 7) synthetisiert. Die Verbindungen 6 und 7 sind bisher in der Literatur nicht beschrieben. Alle untersuchten Verbindungen bestehen aus Molekülen mit der Symmetriegruppe C2, sind inhärent dissymmetrisch (Klasse C) und als hinreichend starr anzusehen, so daß nur der intermolekulare Chiralitätstransfer zu diskutieren ist. Es zeigt sich, daß die chirale Induktion, ausgedrückt durch die helical twisting power (HTP), dann zum einen durch die chiralen Strukturelemente der Verbindungen und zum zweiten durch die Orientierung der Verbindungen in der Phase bestimmt wird. Verbrückte und unverbrückte 1,1'-Binaphthyle verhalten sich so unterschiedlich, daß sie in ihren Mechanismen getrennt diskutiert werden müssen. Über die 2H-NMR-Spektroskopie und z.T. über die polarisierte UV-Spektroskopie ergab sich für die verbrückten 1,1'-Binaphthyle (4, 5 und 6) daß die Orientierungsachse x3* etwa in Richtung der Naphthyl-Naphthyl- Bindungsrichtung liegt. Nimmt man Verbindung 4 als Basis und führt am Brückenatom einen spiro-verknüpften Cyclohexylring (Verbindung 5) oder als Brücke eine Di-tert.-butyl-Silizium-Gruppe ein (Verbindung 6), so wird die Ordnung bezüglich S* erniedrigt und die molekulare Biaxialität D* vergrößert. Ein spiro-verknüpfter Acetal- Fünfring zusätzlich zum Cyclohexylring von 5 (Verbindung 7), führt bei 7 zu einem Kippen der Orientierungsachse in Richtung der C2-Symmetrieachse. Das Ordnungsverhalten von 3 ließ sich nach I. Kiesewalter [Dissertation, Universität Kaiserslautern, 1999] und E. Dorr [Dissertation, Universität Kaiserslautern, 1999] nicht eindeutig bestimmen. Die Ergebnisse aus dem 2H-NMR sprechen bei 3 für eine Drehung der Orientierungsachse, die dann senkrecht zur C2-Symmetrieachse und der Naphthyl-Naphthyl-Bindungsrichtung steht. Mit den so erhaltenen Ordnungsparametern führt bei 3 der Versuch, die Lage des Hauptachsensystems aus dem 2H-NMR mit den Ergebnissen aus der anisotropen UV-Spektroskopie zu verifizieren, was für alle anderen untersuchten Verbindungen gelingt, zu Widersprüchen, die bisher nicht aufgelöst werden konnten. Das Chiralitätselement, das die HTP der verbrückten 1,1'-Binaphthyle bestimmt, wird durch die Verdrehung der beiden Naphthyl-Ebenen gegeneinander um einen Winkel theta gebildet, wobei zwischen theta = 0 Grad und theta = 180 Grad entgegen der Literaturbeschreibung keine achirale Nullstelle exisitiert. Die Substitution am Brückenatom erhöht die HTP woraus geschlossen werden kann, daß durch den Cyclohexyl-Substituenten eine dritte Ebene eingeführt wird, die mit den Ebenen der Naphthyle ein bzw. zwei neue Chiralitätselemente bildet, die zur HTP einen Beitrag leisten. Bei Verbindung 7 führt die veränderte Ordnung zu einem stärkeren Induktionseffekt, d.h. einem verstärkten intermolekularen Chiralitätstransfer. Bei unverbrückten 1,1'-Binaphthylen (1 bis 3), die weit niedrigere HTP-Werte als 4 bis 7 besitzen, findet man bei einer Verbindung (3) mit sterisch aufwendigen Substituenten in 2,2'-Position eine Vorzeichenumkehr der HTP. Dieser Effekt wurde von Gottarelli et al. als eine Umkehr der Helizität der 1,1'-Binaphthyle interpretiert. Diese Interpretation erweist sich als unzulässig, weil sie keine reale physikalische Basis hat. Bei unverbrückten 1,1'- Binaphthylen kann sich durch Aufdrehen des Diederwinkels theta das Orientierungsverhalten verändern und die Orientierungsachse drehen, was durch das Modell von Nordio bestätigt wird. Da dem Modell von Nordio ein spurloser Helizitätstensor zugrunde liegt, kann eine Veränderung der Tensorkoordinaten des Ordnungstensors unter bestimmten Voraussetzungen zu einer Vorzeichenumkehr der HTP führen. Wegen der Befunde aus der CD- Spektroskopie, die eine im Mittel transoide Konformation für die unverbrückten 1,1'-Binaphthyle ausschließen, kommt die Nordio'sche Interpretation für die hier untersuchten unverbrückten 1,1'-Binaphthyle nur unter der Annahme in Frage, daß bei den unverbrückten 1,1'-Binaphthyle eine breite Verteilung über den Diederwinkel theta vorliegt (LAM-Verhalten). Die theoretische Beschreibung der HTP, die von Nordio eingeführt wurde, erlaubt es nicht, die HTP eines Dotierstoffes in seiner Temperaturabhängigkeit zu beschreiben. Berechnet man mit Hilfe experimentell bestimmter Ordnungsparameter auf Basis der Gleichung von Nordio und Ferrarini aus den temperaturabhängigen HTP- Kurven die Tensorkoordinaten des Helizitätstensors, so zeigen sich systematische Abweichungen in den "rückgerechneten" HTP-Kurven. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde deshalb ein neuer Ansatz zur quantitativen Beschreibung der HTP eingeführt, der auf Annahmen einer Theorie basiert, die die ACD- Spektroskopie (CD anisotroper Proben) beschreibt. Es wurde ein Chiralitätswechselwirkungstensor eingeführt, dessen Koordinaten durch multiple Regression aus den temperaturabhängigen HTP-Kurven mit den Ordnungsparametern aus dem 2H-NMR erhalten wurden. Mit dem neuen Ansatz ergibt sich eine sehr gute Beschreibung der Größe und Temperaturabhängigkeit der experimentellen HTP-Werte. Die Analyse dieser Daten zeigt, daß die mittlere Lage der HTP-Kurven von der Spur des Chiralitätswechselwirkungstensors (bzw. von dem Term W/3 mit W = Summe(Wii*)) bestimmt wird, also dem Anteil an der HTP, der durch ein Dotierstoff-Molekül induziert werden würde, das in der anisotropen Phase isotrop verteilt ist. Die Krümmung der HTP-Kurven wird durch den D*-Anteil des Effekts verursacht. Der S*- Anteil führt bei niedriger Ordnung nur zu einer geringen Verschiebung der HTP-Kurve. Bei hoher Ordnung kann durch den S*-Anteil bei den Verbindungen 1, 3, 4 und 5 eine Helixinversion in der (theoretischen) HTP-Kurve vorausgesagt werden. Analysiert man den Gesamteffekt hinsichtlich seiner Anteile aus den Richtungen der Hauptachsen des Ordnungstensors, d.h. die Produkte gii33*Wii*, so findet man bei verbrückten 1,1'-Binaphthylen 4 bis 7, daß entlang der C2-Symmetrieachse der 1,1'-Binaphthyle der bei weitem größte Anteil am Gesamteffekt gefunden wird. Dieser Befund erklärt auch warum die Beschreibung von Nordio zu einer guten Übereinstimmung mit den experimentellen HTP-Werten führt, obwohl nach Nordio ein isotrop verteilter Dotierstoff keine HTP hat. Auch im Modell von Nordio wird der Effekt von dem Produkt einer Tensorkoordinate des Helizitätstensors und einer Tensorkoordinate des Ordnungstensors bestimmt, das der Richtung der C2-Symmetrieachse zuzuordnen ist. Allerdings ist das Modell von Nordio nur für eine "mittlere Ordnung" des Dotierstoffs anwendbar, da für sehr kleine Ordnung des Dotierstoffes die HTP gegen Null geht. Die Interpretation der Tensorkoordinaten des Chiralitätswechselwirkungstensors der unverbrückten 1,1'- Binaphthyle ist problematischer als bei den verbrückten 1,1'-Binaphthylen weil für die unverbrückte Verbindung 3 der Widerspruch zwischen den Resultaten aus der anisotropen UV-Spektroskopie und dem 2H-NMR besteht. Nach den vorliegenden Daten dominiert wie auch bei 4 bis 6 der Term g2233*W22* den Effekt, dieser ist aber nicht der Richtung der C2-Symmetrieachse zugeordnet. Die Tensorkoordinaten Wii* sind signifikant kleiner als bei den verbrückten 1,1'-Binaphthylen. Möglicherweise führt das LAM-Verhalten zu einer Verteilung über den Winkel theta und damit zu einer Orientierungsverteilung, die zu kleinen Werten im Chiralitätswechselwirkungstensor und der HTP führt.
Ein verhaltensorientierter Ansatz zum flächendeckenden Fahren in a priori unbekannter Umgebung
(1998)
In diesem Aufsatz wird ein Verfahren zum flächendeckenden Fahren in zu- nächst unbekannter Umgebung beschrieben, wie es z.B. für Reinigungsanwen- dungen im Heimbereich benötigt wird. Parallel zur Durchführung der Reini- gungsaufgabe wird dabei die Umgebung exploriert und kartiert. Der verhaltensorientierte Ansatz ermöglicht eine robuste, zielgerichtete und dennoch ressourcenschonende Implementierung und gestattet es, einzelne Ver- haltensweisen leicht durch verbesserte oder auch speziell erlernte Versionen auszutauschen. Das vorgestellte Verfahren wurde simulativ getestet und wird in Kürze auf einem realen Roboter erprobt.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit einer Möglichkeit zur Effizienzverbesserung, wobei das SNLP-basierte Planungssystem CAPlan verwendet wird. Dabei werden neue, zu lösende Probleme einer Vorverarbeitung unterzogen. Dort werden bestimmte Eigenschaften ermittelt, ohne jedoch das Problem zu lösen. Anschliessend wird dem Planungssystem das neue Problem mit dem Zusatzwissen in Form der analysierten Eigenschaften übergeben. Das Planungssystem verwendet das Wissen, um effizienter eine Lösung zu finden.
A new method of determining some characteristics of binary images is proposed based on a special linear filtering. This technique enables the estimation of the area fraction, the specific line length, and the specific integral of curvature. Furthermore, the specific length of the total projection is obtained, which gives detailed information about the texture of the image. The influence of lateral and directional resolution depending on the size of the applied filter mask is discussed in detail. The technique includes a method of increasing directional resolution for texture analysis while keeping lateral resolution as high as possible.