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Truthful Mechanisms for Selfish Routing and Two-Parameter Agents (2009)

Thielen, Clemens

We prove a general monotonicity result about Nash flows in directed networks and use it for the design of truthful mechanisms in the setting where each edge of the network is controlled by a different selfish agent, who incurs costs when her edge is used. The costs for each edge are assumed to be linear in the load on the edge. To compensate for these costs, the agents impose tolls for the usage of edges. When nonatomic selfish network users choose their paths through the network independently and each user tries to minimize a weighted sum of her latency and the toll she has to pay to the edges, a Nash flow is obtained. Our monotonicity result implies that the load on an edge in this setting can not increase when the toll on the edge is increased, so the assignment of load to the edges by a Nash flow yields a monotone algorithm. By a well-known result, the monotonicity of the algorithm then allows us to design truthful mechanisms based on the load assignment by Nash flows. Moreover, we consider a mechanism design setting with two-parameter agents, which is a generalization of the case of one-parameter agents considered in a seminal paper of Archer and Tardos. While the private data of an agent in the one-parameter case consists of a single nonnegative real number specifying the agent's cost per unit of load assigned to her, the private data of a two-parameter agent consists of a pair of nonnegative real numbers, where the first one specifies the cost of the agent per unit load as in the one-parameter case, and the second one specifies a fixed cost, which the agent incurs independently of the load assignment. We give a complete characterization of the set of output functions that can be turned into truthful mechanisms for two-parameter agents. Namely, we prove that an output function for the two-parameter setting can be turned into a truthful mechanism if and only if the load assigned to every agent is nonincreasing in the agent's bid for her per unit cost and, for almost all fixed bids for the agent's per unit cost, the load assigned to her is independent of the agent's bid for her fixed cost. When the load assigned to an agent is continuous in the agent's bid for her per unit cost, it must be completely independent of the agent's bid for her fixed cost. These results motivate our choice of linear cost functions without fixed costs for the edges in the selfish routing setting, but the results also seem to be interesting in the context of algorithmic mechanism design themselves.

A Note On Inverse Max Flow Problem Under Chebyshev Norm (2009)

Güler, Cigdem ; Hamacher, Horst W.

In this paper, we study the inverse maximum flow problem under \(\ell_\infty\)-norm and show that this problem can be solved by finding a maximum capacity path on a modified graph. Moreover, we consider an extension of the problem where we minimize the number of perturbations among all the optimal solutions of Chebyshev norm. This bicriteria version of the inverse maximum flow problem can also be solved in strongly polynomial time by finding a minimum \(s - t\) cut on the modified graph with a new capacity function.

Lebensstile als Instrument zur Segmentierung von Markt und Marken (2009)

Förster, Alexander

(1) Das Konstrukt des Lebensstils stellt für den Automobilmarkt in erster Linie ein Instrument zur Segmentierung des Marktes dar. Bestimmte Zielgruppen werden identifiziert und der Absatz der Produkte für diesen Personenkreis wird optimiert. Standardisierte Modelle der Sozialwissenschaften werden in der Ökonomie unmittelbar eingesetzt. Untersucht wurde der Lebensstil im Rahmen dieser Arbeit in einem erweiterten Kontext – unter anderem erfolgte eine Betrachtung des Lebensstils neben alternativen Methoden der Marktsegmentierung. (2) Im Mittelpunkt stand eine Fallstudie bei Peugeot Deutschland, einem Importeur französischer Fahrzeuge in Deutschland. Der Nutzen des Lebensstils für diesen Anbieter im Automobilmarkt wurde quantifiziert und in Relation zu weiteren Verfahren der Zielgruppenselektion gestellt. Dazu erfolgte zunächst eine Darstellung des aktuellen Standes der Sozialforschung zum Thema Lebensstil mit den für ein Unternehmen heute relevanten Modellen der Institute und Agenturen. (3) Zu Beginn des empirischen Teils stand eine ausführliche Analyse der aktuellen Rahmenbedingungen im Automobilmarkt. Es folgte die Erörterung der besonderen Situation von Peugeot als deutsche Importortorganisation einer französischen Konzernzentrale. Vier umfangreiche Experteninterviews sowie eine Inhaltsanalyse von Schulungsunterlagen verdeutlichten die aktuelle Nutzung der verschiedenen Möglichkeiten der Marktsegmentierung bei Peugeot in Deutschland. (4) Über eine Diskriminanzanalyse wurde in Folge ein Modell für eine Optimierung der Zielgruppenplanung erarbeitet, welche in Relation zu bestehenden Ansätzen, besonders den Typologien des Lebensstils, gestellt wurde. Es konnte für die Marke Peugeot in Deutschland aufgezeigt werden, dass die Variablen des Lebensstils grundsätzlich eine hohe Erklärungskraft für das Konsumverhalten besitzen, diese jedoch eine geringere Bedeutung als geografische oder soziodemografische Merkmale aufweisen. Weiterhin wurde die Diskriminanzanalyse für die Optimierung in der Media-Planung eingesetzt. Dargestellt wurde am Beispiel der Media-Planung, dass eine Kombination der Kriterien des Lebensstils mit automobilspezifischen Variablen effizienter ist als die Verwendung einheitlicher Lebensstiltypologien der Institute.

Applications of Photonic Crystals in Communications Engineering and Optical Imaging (2009)

Hoang, Phuong-Chi

Photonic crystals are inhomogeneous dielectric media with periodic variation of the refractive index. A photonic crystal gives us new tools for the manipulation of photons and thus has received great interests in a variety of fields. Photonic crystals are expected to be used in novel optical devices such as thresholdless laser diodes, single-mode light emitting diodes, small waveguides with low-loss sharp bends, small prisms, and small integrated optical circuits. They can be operated in some aspects as "left handed materials" which are capable of focusing transmitted waves into a sub-wavelength spot due to negative refraction. The thesis is focused on the applications of photonic crystals in communications and optical imaging: • Photonic crystal structures for potential dispersion management in optical telecommunication systems • 2D non-uniform photonic crystal waveguides with a square lattice for wide-angle beam refocusing using negative refraction • 2D non-uniform photonic crystal slabs with triangular lattice for all-angle beam refocusing • Compact phase-shifted band-pass transmission filter based on photonic crystals

Molekulare Toxikologie von Acrylamid anhand der Analytik von Proteinaddukten (2009)

Bertow, Daniel

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Adduktbildung von Acrylamid und Glycidamid mit dem N-terminalen Valin des Hämoglobins unter verschiedenen Aspekten untersucht. Die Bestimmung der Biomarker AAVal und GAVal erfolgte unter Anwendung des modifizierten Edman-Abbaus und einer sich anschließenden Analytik mittels LC/MS/MS oder GC/MS. Die zur Quantifizierung von AAVal und GAVal benötigten Pentafluorphenylthiohydantoin-Derivate wurden synthetisiert und charakterisiert. Mit Hilfe der GC/MS-Methodik wurden Hintergrundadduktgehalte gefunden, die bei Nichtrauchern durchschnittlich 37 pmol AAVal/g Hb und 21 pmol GAVal/g Hb betrugen, während Raucher mit durchschnittlich 91 pmol AAVal/g Hb deutlich höhere Werte aufwiesen. Diese Werte liegen im Bereich der üblicherweise gefundenen Hintergrundadduktgehalte für AAVal und GAVal. Ein Raucher wies abweichend davon mit 859 pmol AAVal/g Hb und 211 pmol GAVal/g Hb eine überdurchschnittlich hohe Hintergrundbelastung auf. Es wurde eine Dosimetrie der Adduktbildung von Acrylamid und Glycidamid durch Inkubation von Humanblut durchgeführt. Die LC/MS/MS-Methodik wies dabei keine ausreichende Sensitivität auf. Die Kinetik dieser Reaktion im Konzentrationsbereich der Hintergrundadduktgehalte nach Inkubation mit 0,3, 3 und 10 µM für 1 bzw. 4 Stunden wurde deshalb mittels GC/MS untersucht. Nach vierstündiger Inkubation zeigte der AAVal-Gehalt bei Inkubation mit 0,3 µM Acrylamid einen statistisch signifikanten Anstieg (p<0,01), während der GAVal-Gehalt erst bei Inkubation mit 3 µM Glycidamid statistisch signifikant anwuchs (p<0,01). Im Hinblick auf die unter vergleichbaren Bedingungen mittels Comet Assay detektierten DNA-Strangbrüche ab 10 µM Glycidamid, kann auf Grund des geringen Konzentrationsabstandes ein partieller Schutz der Zellen vor Glycidamid-induzierten DNA-Schäden durch Addukbildung mit dem Hämoglobin angenommen werden. Die um den Faktor 2-4 höher erscheinende Reaktivität von Acrylamid gegenüber dem N-terminalen Valin kann durch weitere Bestandteile im Blut mit nukleophilen Zentren beeinflusst sein. Um die Effektivität der Abspaltung von AAVal und GAVal bei der Derivatisierung zu den PFPTH-Derivaten bei Quantifizierung des Adduktgehaltes berücksichtigen zu sollten Methoden zur Verwendung von Dipeptid-Standardsubstanzen etabliert werden. Auf Grund der Unsicherheiten bei der Charakterisierung wurden diese jedoch nur für orientierende Untersuchungen verwendet. Nach Inkubation des humanen Vollblutes mit 3 und 30 µM [2,3-14C-Acrylamid] für 15 Minuten, 1, 4 oder 6 Stunden zeigte sich eine schnelle Verteilung des Acrylamids über die einzelnen Blutkompartimente und eine schnell erfolgende Reaktion mit nukleophilen Zentren. Die Radioaktivität liegt zu 9-14 % an Plasmaproteine gebunden vor, während auf das Hämoglobin 7 % und auf Erythrozytenfragmente weitere 8 % entfallen. Somit liegen 25-35 % des Acrylamids gebunden vor. Es ist jedoch auf Grund der hohen Konzentration von GSH im Erythrozyten-Zytosol eine insgesamt höhere Bindung des Acrylamids zu erwarten. Im Rahmen einer humanen Acrylamid-Verzehrsstudie wurde die zeitliche Veränderung von AAVal und GAVal bei 3 ausgewählten Probanden nach der in der jeweiligen Studienphase in Form von Kartoffelchips verabreichten Menge von 1 mg untersucht. In der Referenzperiode R zeigte AAVal bei diesen Probanden einen durchschnittlichen Anstieg von 17 %. Eine höhere Zuwachsrate von 39 % zeigte AAVal in der Testperiode T1, in der CYP 2E1 durch Disulfiram gehemmt wurde und somit kein oxidativer Metabolismus zu Glycidamid stattfand. In der Testperiode T2, in der CYP 2E1 durch eine Vorbehandlung mit Ethanol induziert wurde, wies AAVal einen der Referenzphase vergleichbaren Anstieg um 19 % auf. Die höhere statistische Signifikanz des Anstiegs von AAVal in der Testperiode T1 im Vergleich zu den beiden anderen Studienabschnitten konnte mit Hilfe einer geeigneten statistischen Auswertung gezeigt werden. Für GAVal hingegen konnte auf Grund der größeren Messwertschwankungen nur für die gesamte Studiendauer ein Anstieg um 49 % festgestellt werden. Für den Anstieg von GAVal deutet sich ein Zusammenhang mit der individuellen CYP 2E1-Aktivität der drei Probanden, deren Phänotypisierung mittels Chlorzoxazon-Metabolismus bestimmt wurde. Diese Tendenz bestätigt sich jedoch nicht für die Gesamtheit der 16 Probanden. In dieser Arbeit wurde die Effizienz der Adduktbildung von Acrylamid und Glycidamid mit Hämoglobin unter verschiedenen Aspekten aufgezeigt. Ob die protektiven Mechanismen auf zellulärer Ebene ausreichend sind, um elektrophile Xenobiotika wie Acrylamid und Glycidamid bis hin zu einem möglicherweise vorhandenen Schwellenwert biologisch zu inaktivieren, müssen weitere Untersuchungen aufzeigen.

Annual Report 2008 (2009)

Hillebrands, Burkard

Annual Report, Jahrbuch AG Magnetismus

Synthese neuer P,N-Binaphthylliganden für die asymmetrische Katalyse (2009)

May, Claudia

Funktionalisierte Binaphthyle erlangen immer größere Bedeutung für die enantioselektive Katalyse. Durch Koordination an entsprechende Metallzentren vermögen sie Reaktionen zu katalysieren und Chiralität zu induzieren. Die Synthese neuer chiraler P,N-Binaphthylliganden mit verschiedenen Heterozyklen wie Pyrazol oder Triazol als N-Donoreinheit war das Ziel dieser Arbeit. Ausgehend von 1,1’-Binaphth-2,2’-diol (BINOL) konnten auf unterschiedlichen Reaktionswegen entsprechende Ligandvorstufen mit Phosphanoyleinheit in 2-Position synthetisiert werden. Anhand von Einkristallen konnte die Festkörperstruktur der zum Teil enantiomerenreinen Binaphthyle mit Cyano-, Acetyl-, Methylester-, Carbonsäure- und Amidgruppe in 2’-Position mittels Röntgenstrukturanalyse nachgewiesen werden. Durch die Kondensation der Acetyl- bzw. Amidvorstufe mit N,N-Dimethylformamiddimethylacetal sowie der anschließenden Zyklisierung mit Hydrazin-Monohydrat gelang es den Pyrazol- bzw. Triazolring in das Binaphthylgerüst einzuführen. Die Reduktion der Phosphanoyleinheit mit Trichlorsilan komplettierte die Ligandsynthesen. Während vom Triazolliganden die Synthese beider Enantiomere durchgeführt wurde, konnte vom Pyrazolliganden im Rahmen dieser Arbeit nur das S-Enantiomer erhalten werden. Die neuen P,N-Liganden wurden im weiteren Verlauf der Arbeit auf ihre Fähigkeit zur Koordination an Übergangsmetallen wie Palladium untersucht. Die Komplexierung mit PdCl2(PhCN)2 konnte bislang jedoch nur mit dem Triazolliganden erfolgreich durchgeführt werden. Spektroskopische und kristallographische Untersuchungen zeigten dabei einen interessanten Aspekt im Koordinationsverhalten dieses neuen P,N-Binaphthyls. Sowohl beim S-Enantiomer als auch beim R-Enantiomer dieses Liganden wurde die Bildung eines dimeren Pd2Cl2-Komplexes beobachtet und durch Röntgenstrukturanalyse des enantiomerenreinen R-Komplexes bestätigt.

ChordNet: Protocol Specification and Analysis (2009)

Schwerdel, Dennis ; Priebe, Matthias ; Müller, Paul ; Merz, Peter

This work specifies and analyzes the ChordNet protocol. ChordNet is able to connect huge numbers of nodes in an efficient peer-to-peer network.

Neue Methoden zur Lösung von Vorwärts-Rückwärts-Stochastischen-Differentialgleichungen (2009)

Lorenz, Stefan

Das zentrale Thema dieser Arbeit sind vollständig gekoppelte reflektierte Vorwärts-Rückwärts-Stochastische-Differentialgleichungen (FBSDE). Zunächst wird ein Spezialfall, die teilweise gekoppelten FBSDE, betrachtet und deren Verbindung zur Bewertung Amerikanischer Optionen aufgezeigt. Für die Lösung dieser Gleichung wird Monte-Carlo-Simulation benötigt, daher werden verschiedene Varianzreduktionsmaßnahmen erarbeitet und miteinander verglichen. Im Folgenden wird der allgemeinere Fall der vollständig gekoppelten reflektierten FBSDE behandelt. Es wird gezeigt, wie das Problem der Lösung dieser Gleichungen in ein Optimierungsproblem übertragen werden kann und infolgedessen mit numerischen Methoden aus diesem Bereich der Mathematik bearbeitet werden kann. Abschließend folgen Vergleiche der verschiedenen numerischen Ansätze mit bereits existierenden Verfahren.

Development and Characterization of Polyurea-based Thermoset Resins (2009)

Castellà, Núria

Proprietary polyurea based thermosets (3P resins) were produced from polymeric methylene diphenylisocyanate (PMDI) and water glass (WG) using a phosphate emulsifier. Polyisocyanates when combined with WG in presence of suitable emulsifier result in very versatile products. WG acts in the resulting polyurea through a special sol-gel route as a cheap precursor of the silicate (xerogel) filler produced in-situ. The particle size and its distribution of the silicate are coarse and very broad, respectively, which impart the mechanical properties of the 3P systems negatively. The research strategy was to achieve initially a fine water in oil type (W/O = WG/PMDI) emulsion by “hybridising” the polyisocyanate with suitable thermosetting resins (such as vinylester (VE), melamine/formaldehyde (MF) or epoxy resin (EP)). As the presently used phosphate emulsifiers may leak into the environment, the research work was directed to find such “reactive” emulsifiers which can be chemically built in into the final polyurea-based thermosets. The progressive elimination of the organic phosphate, following the European Community Regulation on chemicals and their safe use (REACH), was studied and alternative emulsifiers for the PMDI/WG systems were found. The new hybrid systems in which the role of the phosphate emulsifier has been overtaken by suitable resins (VE, EP) or additives (MF) are designed 2P resins. Further, the cure behaviour (DSC, ATR-IR), chemorheology (plate/plate rheometer), morphology (SEM, AFM) and mechanical properties (flexure, fracture mechanics) have been studied accordingly. The property upgrade targeted not only the mechanical performances but also thermal and flame resistance. Therefore, emphasis was made to improve the thermal and fire resistance (e.g. TGA, UL-94 flammability test) of the in-situ filled hybrid resins. Improvements on the fracture mechanical properties as well as in the flexural properties of the novel 3P and 2P hybrids were obtained. This was accompanied in most of the cases by a pronounced reduction of the polysilicate particle size as well as by a finer dispersion. Further the complex reaction kinetics of the reference 3P was studied, and some of the main reactions taking place during the curing process were established. The pot life of the hybrid resins was, in most of the cases, prolonged, which facilitates the posterior processing of such resins. The thermal resistance of the hybrid resins was also enhanced for all the novel hybrids. However, the hybridization strategy (mostly with EP and VE) did not have satisfactory results when taking into account the fire resistance. Efforts will be made in the future to overcome this problem. Finally it was confirmed that the elimination of the organic phosphate emulsifier was feasible, obtaining the so called 2P hybrids. Those, in many cases, showed improved fracture mechanical, flexural and thermal resistance properties as well as a finer and more homogeneous morphology. The novel hybrid resins of unusual characteristics (e.g. curing under wet conditions and even in water) are promising matrix materials for composites in various application fields such as infrastructure (rehabilitation of sewers), building and construction (refilling), transportation (coating of vessels, pipes of improved chemical resistance)…

Mixtures of Nonparametric Autoregressions (2009)

Franke, Jürgen ; Stockis, Jean-Pierre ; Tadjuidje, Joseph ; Li, W.K.

We consider data generating mechanisms which can be represented as mixtures of finitely many regression or autoregression models. We propose nonparametric estimators for the functions characterizing the various mixture components based on a local quasi maximum likelihood approach and prove their consistency. We present an EM algorithm for calculating the estimates numerically which is mainly based on iteratively applying common local smoothers and discuss its convergence properties.

Polynomial system solving for decoding linear codes and algebraic cryptanalysis (2009)

Bulygin, Stanislav

This thesis is devoted to applying symbolic methods to the problems of decoding linear codes and of algebraic cryptanalysis. The paradigm we employ here is as follows. We reformulate the initial problem in terms of systems of polynomial equations over a finite field. The solution(s) of such systems should yield a way to solve the initial problem. Our main tools for handling polynomials and polynomial systems in such a paradigm is the technique of Gröbner bases and normal form reductions. The first part of the thesis is devoted to formulating and solving specific polynomial systems that reduce the problem of decoding linear codes to the problem of polynomial system solving. We analyze the existing methods (mainly for the cyclic codes) and propose an original method for arbitrary linear codes that in some sense generalizes the Newton identities method widely known for cyclic codes. We investigate the structure of the underlying ideals and show how one can solve the decoding problem - both the so-called bounded decoding and more general nearest codeword decoding - by finding reduced Gröbner bases of these ideals. The main feature of the method is that unlike usual methods based on Gröbner bases for "finite field" situations, we do not add the so-called field equations. This tremendously simplifies the underlying ideals, thus making feasible working with quite large parameters of codes. Further we address complexity issues, by giving some insight to the Macaulay matrix of the underlying systems. By making a series of assumptions we are able to provide an upper bound for the complexity coefficient of our method. We address also finding the minimum distance and the weight distribution. We provide solid experimental material and comparisons with some of the existing methods in this area. In the second part we deal with the algebraic cryptanalysis of block iterative ciphers. Namely, we analyze the small-scale variants of the Advanced Encryption Standard (AES), which is a widely used modern block cipher. Here a cryptanalyst composes the polynomial systems which solutions should yield a secret key used by communicating parties in a symmetric cryptosystem. We analyze the systems formulated by researchers for the algebraic cryptanalysis, and identify the problem that conventional systems have many auxiliary variables that are not actually needed for the key recovery. Moreover, having many such auxiliary variables, specific to a given plaintext/ciphertext pair, complicates the use of several pairs which is common in cryptanalysis. We thus provide a new system where the auxiliary variables are eliminated via normal form reductions. The resulting system in key-variables only is then solved. We present experimental evidence that such an approach is quite good for small scaled ciphers. We investigate further our approach and employ the so-called meet-in-the-middle principle to see how far one can go in analyzing just 2-3 rounds of scaled ciphers. Additional "tuning techniques" are discussed together with experimental material. Overall, we believe that the material of this part of the thesis makes a step further in algebraic cryptanalysis of block ciphers.

Natural Neighbor Interpolation - Critical Assessment and New Contributions (2009)

Bobach, Tom Axel

In engineering and science, a multitude of problems exhibit an inherently geometric nature. The computational assessment of such problems requires an adequate representation by means of data structures and processing algorithms. One of the most widely adopted and recognized spatial data structures is the Delaunay triangulation which has its canonical dual in the Voronoi diagram. While the Voronoi diagram provides a simple and elegant framework to model spatial proximity, the core of which is the concept of natural neighbors, the Delaunay triangulation provides robust and efficient access to it. This combination explains the immense popularity of Voronoi- and Delaunay-based methods in all areas of science and engineering. This thesis addresses aspects from a variety of applications that share their affinity to the Voronoi diagram and the natural neighbor concept. First, an idea for the generalization of B-spline surfaces to unstructured knot sets over Voronoi diagrams is investigated. Then, a previously proposed method for \(C^2\) smooth natural neighbor interpolation is backed with concrete guidelines for its implementation. Smooth natural neighbor interpolation is also one of many applications requiring derivatives of the input data. The generation of derivative information in scattered data with the help of natural neighbors is described in detail. In a different setting, the computation of a discrete harmonic function in a point cloud is considered, and an observation is presented that relates natural neighbor coordinates to a continuous dependency between discrete harmonic functions and the coordinates of the point cloud. Attention is then turned to integrating the flexibility and meritable properties of natural neighbor interpolation into a framework that allows the algorithmically transparent and smooth extrapolation of any known natural neighbor interpolant. Finally, essential properties are proved for a recently introduced novel finite element tessellation technique in which a Delaunay triangulation is transformed into a unique polygonal tessellation.

Theory and numerics of three-dimensional strong discontinuities at finite strains (2009)

Jäger, Philippe

Within this thesis we present a novel approach towards the modeling of strong discontinuities in a three dimensional finite element framework for large deformations. This novel finite element framework is modularly constructed containing three essential parts: (i) the bulk problem, ii) the cohesive interface problem and iii) the crack tracking problem. Within this modular design, chapter 2 (Continuous solid mechanics) treats the behavior of the bulk problem (i). It includes the overall description of the continuous kinematics, the required balance equations, the constitutive setting and the finite element formulation with its corresponding discretization and required solution strategy for the emerging highly non-linear equations. Subsequently, we discuss the modeling of strong discontinuities within finite element discretization schemes in chapter 3 (Discontinuous solid mechanics). Starting with an extension of the continuous kinematics to the discontinuous situation, we discuss the phantom-node discretization scheme based on the works of Hansbo & Hansbo. Thereby, in addition to a comparison with the extended finite element method (XFEM), importance is attached to the technical details for the adaptive introduction of the required discontinuous elements: The splitting of finite elements, the numerical integration, the visualization and the formulation of geometrical correct crack tip elements. In chapter 4 (The cohesive crack concept), we consider the treatment of cohesive process zones and the associated treatment of cohesive tractions. By applying this approach we are able to merge all irreversible, crack propagation accompanying, failure mechanisms into an arbitrary traction separation relation. Additionally, this concept ensures bounded crack tip stresses and allows the use of stress-based failure criteria for the determination of crack growth. In summary, the use of the discontinuous elements in conjunction with cohesive traction separation allows the mesh-independent computation of crack propagation along pre-defined crack paths. Therefore, this combination is defined as the interface problem (ii) and represents the next building block in the modular design of this thesis. The description and the computation of the evolving crack surface, based on the actual status of a considered specimen is the key issue of chapter 5 (Crack path tracking strategies). In contrast to the two-dimensional case, where tracking the path in a C0-continuous way is straightforward, three-dimensional crack path tracking requires additional strategies. We discuss the currently available approaches regarding this issue and further compare the approaches by means of usual quality measures. In the modular design of this thesis these algorithms represent the last main part which is classified as the crack tracking problem (iii). Finally chapter 6 (Representative numerical examples) verifies the finite element tool by comparisons of the computational results which experiments and benchmarks of engineering fracture problems in concrete. Afterwards the finite element tool is applied to model folding induced fracture of geological structures.

Computational homogenization of confined granular media (2009)

Meier, Holger

The manuscript divides in 7 chapters. Chapter 2 briefly introduces the reader to the elementary measures of classical continuum mechanics and thus allows to familiarize with the employed notation. Furthermore, deeper insight of the proposed first-order computational homogenization strategy is presented. Based on the need for a discrete representative volume element (rve), Chapter 3 focuses on a proper rve generation algorithm. Therein, the algorithm itself is described in detail. Additionally, we introduce the concept of periodicity. This chapter finalizes by granting multiple representative examples. A potential based soft particle contact method, used for the computations on the microscale level, is defined in Chapter 4. Included are a description of the used discrete element method (dem) as well as the applied macroscopically driven Dirichlet boundary conditions. The chapter closes with the proposition of a proper solution algorithm as well as illustrative representative examples. Homogenization of the discrete microscopic quantities is discussed in Chapter 5. Therein, the focus is on the upscaling of the aggregate energy as well as on the derivation of related macroscopic stress measures. Necessary quantities for coupling between a standard finite element method and the proposed discrete microscale are presented in Chapter 6. Therein, we tend to the derivation of the macroscopic tangent, necessary for the inclusion into the standard finite element programs. Chapter 7 focuses on the incorporation of inter-particle friction. We select to derive a variational based formulation of inter-particle friction forces, founded on a proposed reduced incremental potential. This contribution is closed by providing a discussion as well as an outlook.

Flexibilisierung von Inhalten formeller Pläne der Stadtentwicklung - im Anwendungsfeld des Flächennutzungsplanes (2009)

Allin, Simone

Der Flächennutzungsplan ist das zentrale Instrument der Gesamtplanung auf der gesamtstädtischen Ebene und kann gleichzeitig als Paradebeispiel für den – angesichts der in der Praxis zu lösenden Probleme nicht gerechtfertigten – Bedeutungsverlust formeller Pläne herangezogen werden. Mit der Bewältigung aktueller Herausforderungen der Stadtentwicklung konfrontiert, werden vor allem die seiner Aufstellung dienenden, zu langwierigen Verfahren und seine zu starren, Unsicherheiten in der tatsächlichen Entwicklung ungenügend berücksichtigenden Inhalte kritisiert. Folglich muss nach Möglichkeiten einer Weiterentwicklung des formellen Instrumentariums gesucht werden. Im Laufe der letzten Jahrzehnte wurden einige punktuelle Anpassungen im Modell des Flächennutzungsplanes vorgenommen. Des Weiteren sind Entwicklungen im benachbarten europäischen Ausland beachtenswert: Der im englischen Planungssystem neu eingeführte Local Development Framework soll sich durch Flexibilität und Modularität bei gleichzeitiger Stärkung der strategischen Steuerungswirkung seiner Inhalte auszeichnen. An einer systematischen Untersuchung der Erfordernisse, Potenziale und Grenzen einer Weiterentwicklung des Modells des Flächennutzungsplanes fehlt es bislang. Damit ein zukünftiges Modell die ihm zugedachten Wirkungen entfalten kann, ist zudem eine grundlegende Auseinandersetzung mit dem vorherrschenden Verständnis von gesamtstädtischer Planung und ihren Ergebnissen erforderlich. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel der vorliegenden Arbeit, das Modell des Flächennutzungsplanes systematisch abzuleiten und zu untersuchen, um es anschließend mit dem Ziel einer Erhöhung der Steuerungskraft der Inhalte des gesamtstädtischen Planes weiterentwickeln zu können. Hierbei fließen die Erkenntnisse aus einer Betrachtung des Local Development Framework mit ein. Die Arbeit kommt zu dem Ergebnis, dass trotz zahlreicher Anpassungen des Modells des Flächennutzungsplanes einige Charakteristika aus dessen Anfangszeit erhalten geblieben sind, die als nicht mehr angemessen bezeichnet werden müssen. Zu den Hauptschwächen des gegenwärtigen Modells zählen sein statischer Charakter und die unzureichende Berücksichtigung der Prozesshaftigkeit von Stadtentwicklung inklusive der Auseinandersetzung mit potenziellen Entwicklungsalternativen. Die Beschäftigung mit dem Local Development Framework zeigt, dass von einer Übertragbarkeit von Elementen auf das deutsche System auszugehen ist. Die erarbeiteten Vorschläge zu den Anpassungen am Modell des Flächennutzungsplanes eröffnen insgesamt die Möglichkeit, den Flächennutzungsplan zum modularen, dynamischen und strategischen Instrument gesamtstädtischer Planung weiterzuentwickeln. Im Fokus der Anpassungen stehen die neue Gesamtstruktur als Portfolio aus zeichnerischen und textlichen, formellen und informellen Bestandteilen, die Integration des Faktors „Zeit“ sowie sonstiger strategischer Aspekte von Stadtentwicklung – begleitet von einem neuen Verständnis vom Ergebnis gesamtstädtischer Planung, nach dem der Flächennutzungsplan nicht mehr als der eine Plan das kanonische Endprodukt darstellt, sondern kontinuierlich und mit seinen diversen Bestandteilen überprüft und fortentwickelt wird.

Vollständige funktionale Verifikation (2009)

Bormann, Jörg

Diese Arbeit beschreibt einen in der Praxis bereits vielfach erprobten, besonders leistungsfähigen Ansatz zur Verifikation digitaler Schaltungsentwürfe. Der Ansatz ist im Hinblick auf die Schaltungsqualität nach der Verifikation, als auch in Bezug auf den Verifikationsaufwand der simulationsbasierten Schaltungsverifikation deutlich überlegen. Die Arbeit überträgt zunächst das Paradigma der transaktionsbasierten Verifikation aus der Simulation in die formale Verifikation. Ein Ergebnis dieser Übertragung ist eine bestimmte Form von formalen Eigenschaften, die Operationseigenschaften genannt werden. Schaltungen werden mit Operationseigenschaften untersucht durch Interval Property Checking, einer be-sonders leistungsfähigen SAT-basierten funktionalen Verifikation. Dadurch können Schaltungen untersucht werden, die sonst als zu komplex für formale Verifikation gelten. Ferner beschreibt diese Arbeit ein für Mengen von Operationseigenschaften geeignetes Werkzeug, das alle Verifikationslücken aufdeckt, komplexitätsmäßig mit den Fähigkeiten der IPC-basierten Schaltungsuntersuchung Schritt hält und als Vollständigkeitprüfer bezeichnet wird. Die Methodik der Operationseigenschaften und die Technologie des IPC-basierten Eigenschaftsprüfers und des Vollständigkeitsprüfers gehen eine vorteilhafte Symbiose zum Vorteil der funktionalen Verifikation digitaler Schaltungen ein. Darauf aufbauend wird ein Verfahren zur lückenlosen Überprüfung der Verschaltung derartig verifizierter Module entwickelt, das aus den Theorien zur Modellierung digitaler Systeme abgeleitet ist. Der in dieser Arbeit vorgestellte Ansatz hat in vielen kommerziellen Anwendungsprojekten unter Beweis gestellt, dass er den Namen "vollständige funktionale Verifikation" zu Recht trägt, weil in diesen Anwendungsprojekten nach dem Erreichen eines durch die Vollständigkeitsprüfung wohldefinierten Abschlusses keine Fehler mehr gefunden wurden. Der Ansatz wird von OneSpin Solutions GmbH unter dem Namen "Operation Based Verification" und "Gap Free Verification" vermarktet.

On Inverse Network Problems and their Generalizations (2009)

Güler, Cigdem

In the context of inverse optimization, inverse versions of maximum flow and minimum cost flow problems have thoroughly been investigated. In these network flow problems there are two important problem parameters: flow capacities of the arcs and costs incurred by sending a unit flow on these arcs. Capacity changes for maximum flow problems and cost changes for minimum cost flow problems have been studied under several distance measures such as rectilinear, Chebyshev, and Hamming distances. This thesis also deals with inverse network flow problems and their counterparts tension problems under the aforementioned distance measures. The major goals are to enrich the inverse optimization theory by introducing new inverse network problems that have not yet been treated in the literature, and to extend the well-known combinatorial results of inverse network flows for more general classes of problems with inherent combinatorial properties such as matroid flows on regular matroids and monotropic programming. To accomplish the first objective, the inverse maximum flow problem under Chebyshev norm is analyzed and the capacity inverse minimum cost flow problem, in which only arc capacities are perturbed, is introduced. In this way, it is attempted to close the gap between the capacity perturbing inverse network problems and the cost perturbing ones. The foremost purpose of studying inverse tension problems on networks is to achieve a well-established generalization of the inverse network problems. Since tensions are duals of network flows, carrying the theoretical results of network flows over to tensions follows quite intuitively. Using this intuitive link between network flows and tensions, a generalization to matroid flows and monotropic programs is built gradually up.

The outer oblique boundary problem of potential theory (2009)

Raskop, Thomas ; Grothaus, Martin

In this article we prove existence and uniqueness results for solutions to the outer oblique boundary problem for the Poisson equation under very weak assumptions on boundary, coefficients and inhomogeneities. Main tools are the Kelvin transformation and the solution operator for the regular inner problem, provided in [1]. Moreover we prove regularisation results for the weak solutions of both, the inner and the outer problem. We investigate the non-admissible direction for the oblique vector field, state results with stochastic inhomogeneities and provide a Ritz-Galerkinm approximation. The results are applicable to problems from Geomathematics, see e.g. [2] and [3].

Regio- and Stereoselective Catalytic Addition of Amides to Alkynes (2009)

Mathieu, Blanchot

The enamide moiety is an important substructure often encountered in biologically active compounds and synthetic drugs. Furthermore, enamides and their derivatives are versatile synthetic intermediates for polymerization, [4+2] cycloaddition, crosscoupling, Heck-olefinination, Halogenation, enantioselective addition or asymmetric hydrogenation. Traditional syntheses of this important substrate class involve rather harsh reaction conditions such as high temperatures and/or the use of strong bases. In continuation of our work on the addition of secondary amides to alkynes, we have developed a broadly applicable protocol for the catalytic addition of N-nucleophiles such as primary amides, imides and thioamides to terminal alkynes. The choice of ligands and additives determines the regiochemical outcome so that with two complementary catalyst systems, both the E-anti-Markovnikov products and the Z-anti-Markovnikov products can be synthesized highly regio- and stereoselectively.

Tropical intersection theory and gravitational descendants (2009)

Rau, Johannes

This thesis is devoted to two main topics (accordingly, there are two chapters): In the first chapter, we establish a tropical intersection theory with analogue notions and tools as its algebro-geometric counterpart. This includes tropical cycles, rational functions, intersection products of Cartier divisors and cycles, morphisms, their functors and the projection formula, rational equivalence. The most important features of this theory are the following: - It unifies and simplifies many of the existing results of tropical enumerative geometry, which often contained involved ad-hoc computations. - It is indispensable to formulate and solve further tropical enumerative problems. - It shows deep relations to the intersection theory of toric varieties and connected fields. - The relationship between tropical and classical Gromov-Witten invariants found by Mikhalkin is made plausible from inside tropical geometry. - It is interesting on its own as a subfield of convex geometry. In the second chapter, we study tropical gravitational descendants (i.e. Gromov-Witten invariants with incidence and "Psi-class" factors) and show that many concepts of the classical Gromov-Witten theory such as the famous WDVV equations can be carried over to the tropical world. We use this to extend Mikhalkin's results to a certain class of gravitational descendants, i.e. we show that many of the classical gravitational descendants of P^2 and P^1 x P^1 can be computed by counting tropical curves satisfying certain incidence conditions and with prescribed valences of their vertices. Moreover, the presented theory is not restricted to plane curves and therefore provides an important tool to derive similar results in higher dimensions. A more detailed chapter synopsis can be found at the beginning of each individual chapter.

EVALUATION OF THE ROLE OF C-ABL IN IMATINIB-INDUCED TOXICITY IN CARDIOMYOCYTES (2009)

Nussher, Anja

It was recently reported that imatinib causes cell death in neonatal rat ventricular cardiomyocytes (NRVCM) by triggering endoplasmic reticulum (ER) stress and collapsed mitochondrial membrane potential. Retroviral gene transfer of an imatinib-resistant mutant c-Abl into NRVCM appeared to alleviate imatinib-induced cell death and it was concluded that the observed imatinib-induced cytotoxicity is mediated through direct interactions of imatinib with c-Abl. The imatinib effects were described as being specific for cardiomyocytes only, which are relevant also for the in vivo situation in man. [Kerkelä et al. 2006] The goal of the present study was to reproduce the published experiments and to further explore the dose-response relationship of imatinib-induced cell death in cardiomyocytes. Additional markers of toxicity were investigated. The following biochemical assays were applied: LDH release (membrane leakage marker), MTS-reduction (marker of mitochondrial integrity), ATP cellular contents (energy homoeostasis) and caspase 3/7 activity (apoptosis). The endoplasmatic reticulum (ER) stress markers eIF2α (elongation initiation factor 2α), XBP1 (X Box binding Protein 1), and CHOP (cAMP response element-binding transcription factor (C/EBP) homologous protein) were determined at the transcriptional and protein level. Online monitoring of cell attachment of, oxygen consumption and acidification of the medium by rat heart cells (H9c2) seated on chips (Bionas) allowed the determination of the onset and reversibility of cellular functions. Image analysis measured the spontaneous beating rates after imatinib treatment. The role of imatinib-induced reactive oxygen species was evaluated directly by 2’,7’-Dichlorofluorescein fluorescence and indirectly by means of interference experiments with antioxidants. The specificity of imatinib-induced effects were specific to cardiomyocytes was evaluated in fibroblasts derived from rat heart, lung and skin. The specific role of c-Abl in the imatinib-induced cellular toxicity was investigated by specific gene silencing of c-Abl in NRVCM. The results demonstrated that imatinib caused concentration-dependent cytotoxicity, apoptosis, and ER stress in heart, skin and lung fibroblasts, similar or stronger to those observed in cardiomyocytes. Similar to the results from cardiomyocytes, ER stress markers in fibroblasts were only increased at cytotoxic concentrations of imatinib. This effect was not reversible; also, reactive oxygen species did not participate in the mechanism of the imatinib-induced cytotoxicity in NRVCM. Small interfering RNA (siRNA)-mediated reduction of c-Abl mRNA levels by 51 % and c-Abl protein levels by 70 % had neither an effect on the spontaneous beating frequency of cardiomyocytes nor did it induce cytotoxicity, apoptosis, mitochondrial dysfunction or ER stress in NRVCM. Incubation of imatinib with c-Abl siRNA-transfected NRVCM suggested that reduced c-Abl protein levels did not rescue cardiomyocytes from imatinib-induced cytotoxicity. In conclusion, results from this study do not support a specific c-Abl-mediated mechanism of cytotoxicity in NRVCM.

Distributed Compliant Control for Biologically Inspired Behavior-Based Robots (2009)

Blank, Sebastian

In its rather short history robotic research has come a long way in the half century since it started to exist as a noticeable scientic eld. Due to its roots in engineering, computer science, mathematics, and several other 'classical' scientic branches,a grand diversity of methodologies and approaches existed from the very beginning. Hence, the researchers in this eld are in particular used to adopting ideas that originate in other elds. As a fairly logical consequence of this, scientists tended to biology during the 1970s in order to nd approaches that are ideally adapted to the conditions of our natural environment. Doing so allows for introducing principles to robotics that have already shown their great potential by prevailing in a tough evolutionary selection process for millions of years. The variety of these approaches spans from efficient locomotion, to sensor processing methodologies and all the way to control architectures. Thus, the full spectrum of challenges for autonomous interaction with the surroundings while pursuing a task can be covered by such means. A feature that has proven to be amongst the most challenging to recreate is the human ability of biped locomotion. This is mainly caused by the fact that walking,running and so on are highly complex processes involving the need for energy efficient actuation, sophisticated control architectures and algorithms, and an elaborate mechanical design while at the same time posting restrictions concerning stability and weight. However, it is of special interest since our environment is favoring this specic kind of locomotion and thus promises to open up an enormous potential if mastered. More than the mere scientic interest, it is the fascination of understanding and recreating parts of oneself that drives the ongoing eorts in this area of research. The fact that this is not at all an easy task to tackle is not only caused by the highly dynamical processes but also has its roots in the challenging design process. That is because it cannot be limited to just one aspect like e.g. the control architecture, actuation, sensors, or mechanical design alone. Each aspect has to be incorporated into a sound general concept in order to allow for a successful outcome in the end. Since control is in this context inseparably coupled with the mechanics of the system, both has to be dealt with here.

Bericht über das Geschäftsjahr 2008 (2009)

Der Bericht beinhaltet schwerpunktmäßig die Punkte "Informationstechnik und digitale Bibliotheksdienste", "Informationsportal Internet", Online-Fachdatenbanken", "Elektronische Hochschulschriften, Lernmaterialien und Zeitschriften", "Literatur- und Sachmittel", "Literaturerwerbung, Bestand, Bestanderschließung", "Benutzung", "Öffentlichkeitsarbeit/Ausstellungen" und "Personelle Änderungen" innerhalb der Universitätsbibliothek Kaiserslautern für das Jahr 2008.

Hemmung des Hypoxie-induzierbaren Faktors-1a (HIF-1a) durch die circadianen Faktoren CRY1/PER1 und Induktion der Tumorprogression in der Leber durch Hepatozyten-spezifische Defizienz der Mangan-Superoxid-Dismutase (2009)

Jakupovic, Mirza

Das zelluläre Uhrwerk der circadianen Rhythmik enthält eine autoregulatorische negative Feedbackschleife. Dabei induzieren am Beginn des circadianen Rhythmus die heterodimeren Komplexe aus CLOCK- und BMAL1-Proteinen die Transkription ihrer Zielgene, darunter auch die der Period- (PER) und Cryptochrom- (CRY)-Gene. Am Ende des circadianen Rhythmus inhibieren die CRY- und PER-Proteine die CLOCK/BMAL1-gesteuerte Transkription. Die durch Sauerstoffmangel gesteuerte Regulation der Transkription wird durch die Hypoxie-induzierbaren Faktoren (HIF) reguliert, von denen HIF-1α eine besondere Rolle bei vielen physiologischen und pathophysiologischen Vorgängen spielt. Im Schlaf, d.h. in der circadianen Nachtphase ändert sich die funktionelle Organisation der Atmung grundlegend und es kommt zu einer leichten Reduktion des Sauerstoffpartialdruckes und das Auftreten hypoxischer Perioden wird begünstigt, was auf einen Zusammenhang zwischen circadianer Rhythmik und Hypoxie-gesteuerter Transkription hindeutet. Daher wurde in der vorliegenden Studie untersucht, welchen Einfluss die circadianen Proteine CRY1 und PER1 auf HIF-1α und die HIF-1 regulierte Transkription haben. Es konnte die Interaktion zwischen den circadianen Proteinen CRY1 und PER1 mit HIF-1α erstmalig in lebenden Zellen nachgewiesen werden. Die HIF-1α-Proteinregion in der sich die basic-Helix-Loop-Helix-(bHLH)-Domäne befindet und die C-terminale tail-Region des CRY1-Proteins konnten als verantwortliche Proteindomänen für die Interaktion zwischen CRY1 und HIF-1α identifiziert werden. Die Interaktion von HIF-1α mit PER1 erfolgte ebenso über die bHLH Domäne des HIF-1α-Proteins. Die CRY1-HIF-1α-Interaktion beeinflusste die transkriptionelle Aktivität von HIF-1α negativ und verringerte die Expression von HIF-1-Targetgenen, wie dem Plasminogen-Aktivator-Inhibitor-1 (PAI-1). Darüberhinaus konnte mit CRY- und PER-defizienten Zellen gezeigt werden, dass CRY1 und PER1 unabhängig von der Interaktion mit HIF-1α auch eine Repression der HIF-1α-mRNA-Expression und der HIF-1α-Promotoraktivität verursachen. Diese Daten zeigen, dass die Regulation der Transkription durch Hypoxie durch die negativen Regulatoren der circadianen Rhythmik beeinflusst werden kann. Diese Befunde könnten somit zum besseren Verständnis bestimmter Krankheiten, wie der Tumorigenese oder dem Schlaf-Apnoe-Syndrom beitragen. Da HIF-1α ein wichtiger Faktor in der Tumorigenese ist, der durch Veränderungen im Redoxzustand der Zellen beeinflusst wird und dabei möglicherweise mitochondriale ROS, die einem circadianen Rhythmus unterliegen, eine wichtige Rolle spielen, wurde untersucht, inwiefern eine Erhöhung der mitochondrialen ROS-Spiegel durch Defizienz der MnSOD tumorprogressiv ist. Die MnSOD wird als eines der wichtigsten intrazellulären antioxidativen Enzyme angesehen und soll eine Rolle als Tumorsuppressor spielen. Mittels Microarraytechnologie wurde die differentielle Genexpression in den Lebern der Hepatozyten-spezifischen MnSOD-defizienten Mäuse untersucht. Es konnte die Repression von vielen Genen gefunden werden, deren Produkte eine wichtige Rolle in der Abwehr gegen oxidativen Stress, der Krebsabwehr und der Hemmung der Apoptose spielen. Auf der anderen Seite konnte die Überexpression vieler Indikatoren für oxidativen Stress festgestellt werden. Desweiteren konnte die Induktion von nur zwei Genen, die eine Rolle in der Abwehr gegen den oxidativen Stress spielen gemessen werden, so dass insgesamt nur ein geringer kompensatorischer Effekt auf die MnSOD-Defizienz erreicht wird. Ein Vergleich der differentiell exprimierten Gene in der Hepatozyten-spezifischen MnSOD-defizienten Maus mit differentiell exprimierten Genen aus unter Hypoxie inkubierten bzw. HIF-1α-dominant-aktiven arteriellen Endothelzellen brachte keine Überschneidungen und zeigt, dass die höheren ROS-Level in den MnSOD-defizienten Hepatozyten die Hypoxie nicht imitieren bzw. nicht zu einer Expression von HIF-1-Targetgenen führen. Die MnSOD-defizienten Lebern waren auch anfälliger für die Entwicklung von hepatozellulären präneoplastischen Läsionen nach Induktion durch eine Einzeldosis Diethylnitrosamin (DEN). Die Anzahl der präneoplastischen Herde und die Bildung von Adenomen war im Vergleich zu den Wildtyptieren bei den Hepatozyten-spezifischen MnSOD-defizienten Tieren signifikant erhöht. Diese Daten zeigten, dass die Entstehung von präneoplastischen Läsionen und Tumoren unter Einwirkung von karzinogenen Substanzen bei den Hepatozyten-spezifischen MnSOD(-/-)-Mäusen mit einer stark erhöhten Rate im Vergleich zu den Wildtyptieren auftritt. Damit konnte die Rolle der MnSOD als Tumorsuppressor zumindest für die Leber bestätigt bzw. direkt aufgezeigt werden.

Der Einfluss der Öffentlichkeitsbeteiligung auf das Ergebnis der Umweltprüfung von Bebauungsplänen (2009)

Regener, Maren

Die im Jahr 2001 erlassene europäische SUP-Richtlinie schreibt vor, dass die Umweltauswirkungen bestimmter Pläne und Programme frühzeitig und umfassend ermittelt, beschrieben und bewertet sowie bei der Aufstellung oder Änderung der betreffenden Pläne und Programme berücksichtigt werden müssen. Seit der Implementierung der Vorschriften der SUP-Richtlinie in nationales Recht ist die so genannte Strategische Umweltprüfung auch für bestimmte Pläne und Programme des deutschen Planungssystems verpflichtend durchzuführen. Der Verfahrensschritt der Öffentlichkeitsbeteiligung und die Berücksichtigung der Ergebnisse der Öffentlichkeitsbeteiligung bei der Entscheidungsfindung sind unverzichtbare Bestandteile der Strategischen Umweltprüfung. Nach Erwägungsgrund 15 der SUP-Richtlinie soll durch die Öffentlichkeitsbeteiligung zu einer transparenteren Entscheidungsfindung beigetragen und die Vollständigkeit und Zuverlässigkeit der für die Prüfung bereitgestellten Informationen gewährleistet werden. Danach hat die Öffentlichkeitsbeteiligung im Rahmen der Strategischen Umweltprüfung eine Kontroll- und Informationsfunktion. Bisher gibt es kaum wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse darüber, ob die Öffentlichkeitsbeteiligung diese Funktionen erfüllt oder inwieweit sie sich auf die Strategische Umweltprüfung auswirkt. Dieses Wissensdefizit wurde zum Anlass genommen, im Rahmen dieser Arbeit den Einfluss der Öffentlichkeitsbeteiligung auf das Ergebnis der Strategischen Umweltprüfung zu ermitteln. Anhand der beispielhaften Auswertung von 41 Bebauungsplanverfahren 6 verschiedener Kommunen wurde untersucht, ob durch die Öffentlichkeit neue, abwägungsrelevante Umweltinformationen eingebracht werden und diese zu Modifikationen von Untersuchungsrahmen, Umweltbericht und Plan führen. Überdies wurden Einflussfaktoren ermittelt, die sich auf die Öffentlichkeitsbeteiligung und deren Beitrag zur Berücksichtigung von Umweltschutzbelangen im Planungs- und Entscheidungsprozess auswirken können. Die Untersuchung hat gezeigt, dass die Öffentlichkeit sich im Rahmen der untersuchten Bebauungsplanverfahren beteiligt und Stellungnahmen abgegeben hat. Von allen aus der Öffentlichkeit eingebrachten Einwendungen hatten durchschnittlich 37 Prozent Umweltschutzbelange zum Inhalt. Diese können als Einwendungen zur Umweltprüfung betrachtet werden, da diese der Ermittlung des umweltrelevanten Abwägungsmaterials dient. Wichtigstes Ergebnis der Untersuchung ist somit, dass die Informationsfunktion der Öffentlichkeitsbeteiligung im Rahmen der Strategischen Umweltprüfung erfüllt wurde. Privatpersonen wollten v.a. ihre persönlichen Interessen in der Planung vertreten sehen. Von ihnen wurden in erster Linie Umwelteinwendungen zu den Themen Lärm und Verkehr sowie zu Pflanzen eingebracht. Umweltakteure haben sich mit ihren Umwelteinwendungen in erster Linie für Pflanzen eingesetzt. Weiterhin wurden die Naturgüter Wasser und Luft vermehrt angesprochen. Daneben bildeten Einwendungen zu aktuellen umweltpolitischen Themen einen Schwerpunkt der Umwelteinwendungen von Umweltakteuren. Dazu zählten Einwendungen zum Klima, zu erneuerbaren Energien und zur Flächeninanspruchnahme. Auch wichtig war den Umweltakteuren die Eingriffsregelung. Abweichend von den Erwartungen wurden dagegen kaum Einwendungen zu Tieren gemacht. Die Einwendungen der Öffentlichkeit führten zu Modifikationen von Untersuchungsrahmen, Umweltberichten und Plänen. Es wurden insgesamt 15 Prozent der untersuchten Umweltberichte und 44 Prozent der Pläne modifiziert. Neue Informationen, die zu Veränderungen von Untersuchungsrahmen und Umweltberichten geführt haben, wurden in erster Linie von Umweltakteuren eingebracht. Der Großteil der Modifikationen von Plänen ist dagegen auf Umwelteinwendungen von Privatpersonen zurückzuführen. Auch der Anteil der Umwelteinwendungen, der zu Modifikationen von Untersuchungsrahmen und Umweltbericht führte, war bei Umweltakteuren größer als bei Privatpersonen. Der Anteil der Umwelteinwendungen, der zu Modifikationen des Plans führte, war dagegen bei Umweltakteuren und Privatpersonen annährend gleich. Beim Großteil der untersuchten Verfahren waren zur frühzeitigen Beteiligung die Resonanz der Öffentlichkeit und deren Einfluss auf den Plan und die Umweltprüfung größer als zur regulären Beteiligung. Hieraus kann geschlussfolgert werden, dass der Zeitpunkt der Beteiligung ein wichtiger Einflussfaktor ist, der sich auf die Öffentlichkeitsbeteiligung auswirkt.

Spherical Fast Multiscale Approximation by Locally Compact Orthogonal Wavelets (2009)

Bauer, Frank ; Gutting, Martin

Using a stereographical projection to the plane we construct an O(N log(N)) algorithm to approximate scattered data in N points by orthogonal, compactly supported wavelets on the surface of a 2-sphere or a local subset of it. In fact, the sphere is not treated all at once, but is split into subdomains whose results are combined afterwards. After choosing the center of the area of interest the scattered data points are mapped from the sphere to the tangential plane through that point. By combining a k-nearest neighbor search algorithm and the two dimensional fast wavelet transform a fast approximation of the data is computed and mapped back to the sphere. The algorithm is tested with nearly 1 million data points and yields an approximation with 0.35% relative errors in roughly 2 minutes on a standard computer using our MATLAB implementation. The method is very flexible and allows the application of the full range of two dimensional wavelets.

Wärmetransportmodellierung in tiefen geothermischen Systemen (2009)

Ostermann, Isabel

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Wärmetransportmodells für tiefe geothermische (hydrothermale) Reservoire. Existenz- und Eindeutigkeitsaussagen bezüglich einer schwachen Lösung des vorgestellten Modells werden getätigt. Weiterhin wird ein Verfahren zur Approximation dieser Lösung basierend auf einem linearen Galerkin-Schema dargelegt, wobei sowohl die Konvergenz nachgewiesen als auch eine Konvergenzrate erarbeitet werden.

Untersuchungen am Entkopplerprotein UCP-2. Detektion reaktiver Sauerstoffspezies in biologischen Systemen mit konventionellen und fluoreszierenden nitronbasierten spin traps (2009)

Leinisch, Fabian

Der Entkopplermechanismus von UCP-2 sollte weitergehend untersucht sowie eine Methode zur Messung des Einfluss von UCP-2 auf die ROS-Homöostase gefunden werden. Durch Kompetitionsmessungen mit spinmarkierten Fettsäuren an rekonstituiertem UCP-2 sollte das Flip Flop Modell als Entkopplungsmechanismus weiter unterstützt und Bindungskonstanten abgeschätzt werden. Dies sollte in Titrationsmessungen mit kompetitierenden Fettsäuren und Purinnucleotiden gezeigt und mit Messungen in Gegenwart eines Kontrollproteins ohne Fettsäurebindungsstelle verglichen werden. Es konnte allerdings kein substöchiometrischer Verdrängungseffekt mit den Fettsäuren oder ATP gezeigt werden. Deswegen wurde der Einfluss des Detergens sowie der Ionenstärke auf das ESR-Signal untersucht und das Vorhandensein hochimmobilisierter spektraler Komponenten, typisch für die Einlagerung in eine Bindungsstelle, auch in Abwesenheit von UCP-2 gefunden. Um einen potenziellen Einfluss von UCP-2 auf die Homöostase von ROS zeigen zu können, sollte ein ESR-basierter Assay etabliert werden. Dazu wurden Spin Trapping Experimente mit ex vivo Detektion (Extraktion der generierten ROS in Ethylacetat) und in situ Detektion (direktes Messen bei der Entstehung) mit biologischen Proben (Mitochondrien, Mitoplasten und Zellen aus Zellkulturen) durchgeführt. Der in situ Assay schien geeigneter, allerdings waren die Radikalkonzentrationen nahe der Nachweisgrenze. Um dennoch eine zeitaufgelöste Auswertung der Daten zu ermöglichen und das Signal-Rauschen-Verhältnis zu verbessern, wurde zur Datenanalyse das Rauschen mit einer auf Singulärwertzerlegung basierten Methode gefiltert und zum Teil die zeitlichen Spuren der verschiedenen Radikaladdukte bestimmt. Eine weitere Methode zum Nachweis von UCP-2 auf die ROS-Homöostase ist die Verwendung fluoreszierender Double Spin Traps. Hier erlischt die zuächst vorhandene Fluoreszenz durch ROS-Einwirkung. Die Double Trap p-Nitrostilbentert.butylnitron sollte durch veränderte Substitution so modifiziert werden, dass sich die spektroskopischen Eigenschaften verbessern. Beide Spin Traps wurden hinsichtlich optischer und ESR-spektroskopischer Eigenschaften sowie dem Verhalten in der Zelle verglichen. Da die Einführung eines Coumarinrestes als Fluorophor nicht zur erhofften Rotverschiebung der Anregungswellenlänge führt, aber die Cytotoxizität ausgeprägter ist, ist NSN geeigneter, zumal dessen Fluoreszenz deckungsgleich mit dem mitochondrialem Marker TMRE ist. Das spricht für Akkumulation an diesem wichtigen Entstehungsort von ROS. In Gegenwart von ROS zeigen beide Spin Traps ein ESR-Signal und auch das Löschen der Fluoreszenz aufgrund des nahe gelegenen stabilen Radikals. Bei NSN war der Effekt ausgeprägter: Die Halbwertszeiten des Fluoreszenzrückgangs wurden zu typischerweise 25 s in Anwesenheit von ROS-induzierenden Atmungsketteninhibitoren und 180 s in deren Abwesenheit bestimmt. Zusammenfassend kann mit den vorgestellten Spin Trapping Methoden der Einfluss von UCP-2 auf die ROS-Homöostase direkt gemessen werden, indem Zellen mit deletierter Expression von UCP-2 mit adäquaten Wildtypzellen verglichen werden. Mit NSN lässt sich ROS mittels Fluoreszenzmikroskopie mit subzellulärer Auflösung in Mitochondrien detektieren.

Hypersurface singularities in positive characteristic (2009)

Boubakri, Yousra

This dissertation is intended to give a systematic treatment of hypersurface singularities in arbitrary characteristic which provides the necessary tools, theoretically and computationally, for the purpose of classification. This thesis consists of five chapters: In chapter 1, we introduce the background on isolated hypersurface singularities needed for our work. In chapter 2, we formalize the notions of piecewise-homogeneous grading and we discuss thoroughly non-degeneracy in arbitrary characteristic. Chapter 3 is devoted to determinacy and normal forms of isolated hypersurface singularities. In the first part, we give finite determinacy theorems in arbitrary characteristic with respect to right respectively contact equivalence. Furthermore, we show that "isolated" and finite determinacy properties are equivalent. In the second part, we formalize Arnol'd's key ideas for the computation of normal forms an define the conditions (AA) and (AAC). The last part of Chapter 3 is devoted to the study of normal forms in the general setting of hypersurface singularities imposing neither condition (A) nor Newton-Nondegeneracy. In Chapter 4, we present algorithms which we implement in Singular for the purpose of explicit computation of regular bases and normal forms. In chapter 5, we transfer some classical results on invariants over the field C of complex numbers to algebraically closed fields of characteristic zero known as Lefschetz principle.

Modellierung von Phasengleichgewichten gas- und elektrolythaltiger, wässrig-organischer Lösungsmittelgemische (2009)

Vogt, Mathias

In der chemischen Industrie treten bei vielen Absorptions- und Desorptionsanlagen wässrige Lösungen flüchtiger schwacher Elektrolyte, d. h. chemisch gelöster saurer (z. B. Kohlendioxid, Schwefeldioxid) und basischer (z. B. Ammoniak) Gase auf, die oftmals auch Salze und organische Komponenten enthalten. Die dabei anfallenden Elektrolytlösungen müssen zur Rückgewinnung der beteiligten Einsatzstoffe sowie aus Umweltschutzgründen aufgearbeitet werden. Zur Auslegung und Optimierung solcher Verfahren sind Informationen zum Phasengleichgewicht erforderlich. Die Korrelation und Vorhersage solcher Phasengleichgewichte wird durch die in der flüssigen Phase ablaufenden chemischen Reaktionen und die dabei auftretenden ionischen Spezies maßgeblich beeinflusst. In früheren Arbeiten wurde ein thermodynamisches Modell für die Löslichkeit der Gase Kohlendioxid, Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff und Ammoniak in wässrigen, auch salzhaltigen Lösungen entwickelt, in dem die in der flüssigen Phase auftretenden chemischen Reaktionen zwischen Ammoniak und den sauren Gasen berücksichtigt werden. Der Einsatz dieses Modells ist jedoch auf das Lösungsmittel Wasser beschränkt. Um auch die Vorgänge in Lösungsmittelgemischen aus Wasser und organischen Komponenten (über den gesamten Konzentrationsbereich, d. h. vom reinen Wasser bis zum reinen organischen Lösungsmittel) beschreiben zu können, wurde von ein neues thermodynamisches Modell entwickelt. In der vorliegenden Arbeit wird dieses Modell weiter getestet und parametriert. Die hier vorliegende Arbeit behandelt Dampf – Flüssigkeit – Feststoff – Gleichgewichte (und die Gleichgewichte der benötigten Untersysteme) der Systeme (Wasser + Methanol + Ammoniak + Kohlendioxid + (Natriumchlorid / -sulfat)), (Wasser + Aceton + Kohlendioxid + (Natriumchlorid / -sulfat)) sowie (Wasser + 1–Propanol + 1–Methylimidazol + Natriumchlorid).

The disulfide relay system of mitochondria is connected to the respiratory chain (2009)

Bihlmaier, Karl

Proteins of the intermembrane space of mitochondria are generally encoded by nuclear genes that are synthesized in the cytosol. A group of small intermembrane space proteins lack classical mitochondrial targeting sequences, but these proteins are imported in an oxidation-driven reaction that relies on the activity of two components, Mia40 and Erv1. Both proteins constitute the mitochondrial disulfide relay system. Mia40 functions as an import receptor that interacts with incoming polypeptides via transient, intermolecular disulfide bonds. Erv1 is an FAD-binding sulfhydryl oxidase that activates Mia40 by re-oxidation, but the process how Erv1 itself is re-oxidized has been poorly understood. Here, I show that Erv1 interacts with cytochrome c which provides a functional link between the mitochondrial disulfide relay system and the respiratory chain. This mechanism not only increases the efficiency of mitochondrial inport by the re-oxidation of Erv1 and Mia40 but also prevents the formation of deleterious hydrogen peroxide within the intermembrane space. Thus, the miochondrial disulfide relay system is, analogous to that of the bacterial periplasm, connected to the electron transport chain of the inner membrane, which possibly allows an oxygen-dependend regulation of mitochondrial import rates. In addition, I modeled the structure of Erv1 on the basis of the Saccharomyces cerevisiae Erv2 crystal structure in order to gain insight into the molecular mechanism of Erv1. According to the high degree of sequence homologies, various characteristics found for Erv2 are also valid for Erv1. Finally, I propose a regulatory function of the disulfide relay system on the respiratory chain. The disulfide relay system senses the molecular oxygen levels in mitochondria and, thus, is able to adapt respiratory chain activity in order to prevent wastage of NADH and production of ROS.

Mechanistische Arbeiten zur Cobalt-katalysierten aeroben Alkenolcyclisierung (2009)

Menéndez Pérez, Bárbara

Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass Cobalt(II)-Komplexe mit Akzeptor-substituierten β-Diketonat-abgeleiteten Liganden geeignete Reagenzien sind, um molekularen Sauerstoff effektiv zu aktivieren und zur stereoselektiven Synthese β-hydroxylierter Tetrahydrofurane aus 1-substituierter Bishomoallylalkoholen zu verwenden. Die Reaktionen verliefen hoch diastereoselektiv (cis:trans < 1:99) und lieferten 2,5-trans-konfigurierte 2-Hydroxymethyltetrahydrofurane. Reaktivität und Selektivität waren abhängig von Solvens, Temperatur, Katalysatormenge und -konzentration, O2-Druck sowie Substitutionsgrad an den reaktiven Teilstrukturen, d. h. der olefinischen Doppelbindung und der Hydroxylgruppe. Es konnten Beiträge präparativer und mechanistischer Art geleistet werden, die einerseits zu einem vertieften Verständnis der Gesamtreaktion und andererseits zu einer weiteren Anwendung der Cobalt(II)-katalysierten Oxidation von Alkenolen führten. In präparativer Hinsicht wurde zunächst eine verbesserte Methodik entwickelt, um Alkenoloxygenierungen in einer stationären O2-Atmosphäre ohne Substrat- und Produktverlust durchzuführen. Zur Optimierung der Reaktionsbedingungen bezüglich der oben genannten Parameter wurde die aerobe Oxidation von 2,2-Dimethyl-6-hepten-3-ol im Detail untersucht. Hierbei wurden unter Verwendung der Kombination aus Lösungsmittel iPrOH, 60 °C, c0 (CoIIKat.) = 1.25 ´ 10–2 M und 1 bar O2-Druck die höchsten Ausbeuten an Zielmolekül [5-(tert-Butyl)tetrahydrofur-2-yl]methanol (63–64 %) erzielt. Präparativ interessante Ausbeuten (53–66 %) an β-hydroxylierten Tetrahydrofuranen konnten ebenfalls für die Oxidation von 4-Phenylpent-4-en-1-ol sowie von (E)- und (Z)-konfigurierten Methyl- und Phenyl-substituierten Bishomoallylalkoholen unter Anwendung der optimierten Bedingungen erzielt werden. Die erhaltene 2,5-trans-Selektivität und die Diastereoselektivität in der Seitenkette waren hierbei unabhängig – die Reaktivität und Produktselektivität dagegen abhängig – von den Substituenten und der ursprünglichen Konfiguration der π-Bindung. Im Zusammenhang mit mechanistischen Fragenstellungen gelang zum ersten Mal eine nahezu vollständige Massenbilanzierung bei aeroben Oxidationen 1-substituierter Bishomoallylalkohole. Hierbei wurden Verbindungen, deren Bildung auf reduktive Cyclisierungen, C,C-π-Bindungsspaltungen, Dehydrierungen sowie Alken-Hydratisierungen und -Reduktionen zurückgeführt wird, als Nebenprodukte identifiziert und quantifiziert. Zudem konnte eine Umkehr der Produktselektivität zugunsten der Bildung von 2-Methyl-, 2-Ethyl- und 2-Benzyl-substituierten 2,5-trans-Tetrahydrofuranen nach Durchführung der Reaktion in einem Gemisch aus Cyclohexa-1,4-dien und Benzol [50:50 (v/v)] erreicht werden. Darüber hinaus gelang eine Quantifizierung von Wasser und Aceton, den Redoxkoppelprodukten aerober Alkenoloxidationen in Isopropanol. Dabei korrelierten die ermittelten Acetonmengen mit der Bildung der 2-Hydroxymethyltetrahydrofurane und die des Wassers mit dem Reaktionsumsatz. Basierend auf den erhaltenen Daten und unter Berücksichtigung vorliegender Informationen über ähnliche Umsetzungen aus der Literatur wurde ein mechanistischer Vorschlag für den Reaktionsverlauf Cobalt(II)-katalysierter Oxidationen von Bishomoallylalkoholen entworfen, welcher die Bevorzugung des 5-exo-Ringschlusses und die beobachteten Selektivitäten erklärt. Hierbei wurde das Auftreten eines Tetrahydrofurylalkylradikals als zentrale Zwischenstufe postuliert, welches durch Heteroatomdonoren oder durch Alkene zu 1/1-Addukten abgefangen werden könnten. Aufgrund der hohen Stereoselektivität des vorangegangenen Ringschlusses würde eine Anwendung der Methode insbesondere in der Naturstoffsynthese ganz neue Perspektiven eröffnen.

Limit Formulae and Jump Relations of Potential Theory in Sobolev Spaces (2009)

Raskop, Thomas ; Grothaus, Martin

In this article we combine the modern theory of Sobolev spaces with the classical theory of limit formulae and jump relations of potential theory. Also other authors proved the convergence in Lebesgue spaces for integrable functions. The achievement of this paper is the L2 convergence for the weak derivatives of higher orders. Also the layer functions F are elements of Sobolev spaces and a two dimensional suitable smooth submanifold in R3, called regular Cm-surface. We are considering the potential of the single layer, the potential of the double layer as well as their first order normal derivatives. Main tool is the convergence in Cm-norm which is proved with help of some results taken from [14]. Additionally, we need a result about the limit formulae in L2-norm, which can be found in [16], and a reduction result which we took from [19]. Moreover we prove the convergence in the Hölder spaces Cm,alpha. Finally, we give an application of the limit formulae and jump relations to Geomathematics. We generalize a density results, see e.g. [11], from L2 to Hm,2. For it we prove the limit formula for U1 in (Hm,2)' also.

The Analysis of Oblique Boundary Problems and Limit Formulae Motivated by Problems from Geomathematics (2009)

Raskop, Thomas

This dissertation deals with two main subjects. Both are strongly related to boundary problems for the Poisson equation and the Laplace equation, respectively. The oblique boundary problem of potential theory as well as the limit formulae and jump relations of potential theory are investigated. We divide this abstract into two parts and start with the oblique boundary problem. Here we prove existence and uniqueness results for solutions to the outer oblique boundary problem for the Poisson equation under very weak assumptions on boundary, coefficients and inhomogeneities. Main tools are the Kelvin transformation and the solution operator for the regular inner problem, provided in my diploma thesis. Moreover we prove regularization results for the weak solutions of both, the inner and the outer problem. We investigate the non-admissible direction for the oblique vector field, state results with stochastic inhomogeneities and provide a Ritz-Galerkin approximation. Finally we show that the results are applicable to problems from Geomathematics. Now we come to the limit formulae. There we combine the modern theory of Sobolev spaces with the classical theory of limit formulae and jump relations of potential theory. The convergence in Lebesgue spaces for integrable functions is already treated in literature. The achievement of this dissertation is this convergence for the weak derivatives of higher orders. Also the layer functions are elements of Sobolev spaces and the surface is a two dimensional suitable smooth submanifold in the three dimensional space. We are considering the potential of the single layer, the potential of the double layer and their first order normal derivatives. Main tool in the proof in Sobolev norm is the uniform convergence of the tangential derivatives, which is proved with help of some results taken from literature. Additionally, we need a result about the limit formulae in the Lebesgue spaces, which is also taken from literature, and a reduction result for normal derivatives of harmonic functions. Moreover we prove the convergence in the Hölder spaces. Finally we give an application of the limit formulae and jump relations. We generalize a known density of several function systems from Geomathematics in the Lebesgue spaces of square integrable measureable functions, to density in Sobolev spaces, based on the results proved before. Therefore we have prove the limit formula of the single layer potential in dual spaces of Soboelv spaces, where also the layer function is an element of such a distribution space.

Optimal Control of Tube Drawing Processes (2009)

Butt, Azhar Iqbal Kashif

This study deals with the optimal control problems of the glass tube drawing processes where the aim is to control the cross-sectional area (circular) of the tube by using the adjoint variable approach. The process of tube drawing is modeled by four coupled nonlinear partial differential equations. These equations are derived by the axisymmetric Stokes equations and the energy equation by using the approach based on asymptotic expansions with inverse aspect ratio as small parameter. Existence and uniqueness of the solutions of stationary isothermal model is also proved. By defining the cost functional, we formulated the optimal control problem. Then Lagrange functional associated with minimization problem is introduced and the first and the second order optimality conditions are derived. We also proved the existence and uniqueness of the solutions of the stationary isothermal model. We implemented the optimization algorithms based on the steepest descent, nonlinear conjugate gradient, BFGS, and Newton approaches. In the Newton method, CG iterations are introduced to solve the Newton equation. Numerical results are obtained for two different cases. In the first case, the cross-sectional area for the entire time domain is controlled and in the second case, the area at the final time is controlled. We also compared the performance of the optimization algorithms in terms of the solution iterations, functional evaluations and the computation time.

Synthese und in vitro Metabolisierung von Indirubinen mit verbesserter Wasserlöslichkeit und erhöhter metabolischer Stabilität (2009)

Xinlai, Cheng

Das aktuelle Design von Wirkstoffen ist fokussiert auf die Entwicklung von Molekülen, die das Tumorzellwachstum durch Inhibition mehrerer Signalwege unterdrücken können. Indirubin wurde als Hauptwirkstoff von Dangui Longhui Wan, einem Mittel der Traditionellen Chinesischen Medizin identifiziert, welches in China zur Behandlung vieler Krankheiten wie Leukämie benutzt wurde. Indirubine wurden als potente ATP-kompetitive CDK-Inhibitoren identifiziert, die in der ATP-Bindungstasche binden, Apoptose induzieren und das Wachstum von Tumorzellen effizient hemmen. Darüber hinaus zeigten Indirubin-Derivate Hemmwirkungen auf eine ganze Reihe anderer Kinasen wie z. B. GSK-3ß, VEGFR und c-Src, die beim Tumorzellwachstum eine entscheidende Rolle spielen. Ziel war es, Substituenten am Indirubingrundgerüst in die 5-, 5’- und 3’-Position einzuführen, um die Wasserlöslichkeit weiter zu verbessern, die metabolische Stabilität zu erhöhen, ohne jedoch Antitumorwirksamkeit abzuschwächen. Durch Einführung weiterer N-Atome in das Indirubingrundgerüst sollten CYP450-induzierte Hydroxylierungen am Kern vermieden werden, die zur Wirkungsabschwächung führten, wie frühere Arbeiten gezeigt haben. Im Rahmen dieser Arbeit wurden 19 neue Indirubin-Derivate und 3 neue Aza- und Diazaindirubine hergestellt und mittels CHN-Analyse und NMR-spektroskopisch charakterisiert. Für das bei der Kondensation zu 7-Aza- und 7,7’-Diazaindirubin benötigte 7-Azaisatin wurde eine neue Synthesemethode entwickelt. Die Wasserlöslichkeit der neuen Indirubine wurde photometrisch und ihre Zytotoxizität mit Hilfe von SRB-Assays an LXFL529L-Tumorzellen bestimmt. Durch Inkubation mit Rinderlebermikrosomen wurde der Phase-I-Metabolismus von Indirubin-5- carboxamiden und Indirubin-3’-oximethern untersucht. Die Hauptmetaboliten von E748, E857, E857a, E860 und E860a wurden mittels HPLC, HPLC-NMR und LC-MS/MS identifiziert. Weitere Untersuchungen zum Wirkmechanismus ausgewählter neuer Verbindungen, wie z. B. die Hemmung von Topoisomerasen und die Erstellung eines Hemmprofils an 30 verschiedenen Kinasen wurden durch andere Institute durchgeführt. Im Vergleich zu Indirubin-5-carboxamiden zeigen Indirubin-5’-carboxamide mit gleichem Substituenten eine 2 – 15 fache schwächere Wachstumshemmung an LXFL529L-Zellen und trotz basischem Zentrums auch keine signifikant verbesserte Wasserlöslichkeit. 5,5’-Disubstituierte Indirubine mit Carboxyl- oder Carboxamid- Gruppe als Substituent zeigten sogar bis zu einer Konzentration von 100 μM keine Hemmwirkung mehr. Eine Erklärung hierfür könnte der knapp bemessene Raum der ATP-Bindungstasche im Bereich der 5’-Position sein. Die Oximether E857 und E860, sowie die Hydrochloride E857a und E860a zeigten eine sehr potente Proliferationshemmung an LXFL529L-Zellen mit IC50-Werten von ca. 1 μM. Die Hydrochloride wiesen hervorragende Werte für die Wasserlöslichkeit mit über 25000 mg/L auf, so dass in vivo Applikationen ohne weitere Formulierungen durchführbar sind. 7,7’-Diazaindirubin (E864) zeigte eine äußerst potente Wachstumshemmung von humanen Tumorzellen. Die IC50-Werte im SRB-Assay von E864 lagen im unteren nanomolaren Bereich an verschiedenen Tumorzellen. 7-Azaindirubin (E866) zeigte im Vergleich mit Indirubin eine erhöhte Wasserlöslichkeit und verbesserte antiproliferative Wirkung, insbesondere löst es sich in vielen organischen Lösungsmitteln. E865 ist das 7’-Aza-Analoge von E857, einem 3’-Oximether mit basischen Zentrum und zeigt 7-fach verbesserte Wasserlöslichkeit ohne Abschwächung der Hemmwirkung an der Tumorzelllinie LXFL529L. Ergebnisse des Kinaseprofilings ergaben jedoch, dass die ATP-Bindungsstelle von Proteinkinasen vermutlich nicht das Haupttarget dieser Wirkstoffe sind. Beim Testen von 277 Proteinkinasen konnte keine Proteinkinase als Target für E864, dem potentesten Inhibitor der Tumorzellproliferation, identifiziert werden. Bei Inkubationen mit Rinderlebermikrosomen von E748, einem Indirubin-5- carboxamid, fand eine Hydroxylierung an der 7’-Position statt. Weil eine Hydroxylierung an dieser Position eine Bindung des Moleküls in der ATP-Bindungstasche erschwert oder verhindert, ist der Metabolit vermutlich ein schwächerer Tumorzellwachstumsinhibitor. Zur Vermeidung einer derartigen Hydroxylierung erschien es sinnvoll, die Substituenten zur Verbesserung der Wasserlöslichkeit in 3’-Position anzubringen, was die Ergebnisse der Metabolisierung von E857 und E857a bestätigten. Nach Inkubation mit Lebermikrosomen fanden die Metabolisierungen nicht am Indirubin-Gerundgerüst statt. Als Hauptmetaboliten konnten das N-oxid (E867) und ein Hydroxymethylpiperazin-Derivat identifiziert werden. Das Kinaseprofiling, das Rückschlüsse auf den Wirkmechanismus ermöglicht, zeigte, dass E857 nicht nur CDKs und GSK-3ß hemmt (IC50 = 1-10 μM), sondern auch andere für eine Tumorentstehung relevante Targets wie z. B. FAK und IGF1-R (IC50 < 1 μM). Damit scheinen E857 und E857a die bisher am besten geeigneten Indirubine für eine Weiterentwicklung zum Antitumortherapeutikum zu sein und weitere Untersuchungen sollen in vivo durchgeführt werden, um die Ergebnisse mit den in vitro-Daten zu vergleichen und abzusichern.

Earliest Arrival Flows in Series-Parallel Graphs (2009)

Ruzika, Stefan ; Sperber, Heike ; Steiner, Mechthild

We present an exact algorithm for computing an earliest arrival flow in a discrete time setting on series-parallel graphs. In contrast to previous results for the earliest arrival flow problem this algorithm runs in polynomial time.

The capacitated single-allocation hub location problem revisited: A note on a classical formulation (2009)

Correia, I. ; Nickel, S. ; Saldanha-da-Gama, F.

Denote by G = (N;A) a complete graph where N is the set of nodes and A is the set of edges. Assume that a °ow wij should be sent from each node i to each node j (i; j 2 N). One possibility is to send these °ows directly between the corresponding pairs of nodes. However, in practice this is often neither e±cient nor costly attractive because it would imply that a link was built between each pair of nodes. An alternative is to select some nodes to become hubs and use them as consolidation and redistribution points that altogether process more e±ciently the flow in the network. Accordingly, hubs are nodes in the graph that receive tra±c (mail, phone calls, passengers, etc) from di®erent origins (nodes) and redirect this tra±c directly to the destination nodes (when a link exists) or else to other hubs. The concentration of tra±c in the hubs and its shipment to other hubs lead to a natural decrease in the overall cost due to economies of scale.

An alternative view on global radiotherapy optimization problems (2009)

Yaneva, F. ; Grebe, T. ; Scherrer, A.

Radiotherapy is one of the major forms in cancer treatment. The patient is irradiated with high-energetic photons or charged particles with the primary goal of delivering sufficiently high doses to the tumor tissue while simultaneously sparing the surrounding healthy tissue. The inverse search for the treatment plan giving the desired dose distribution is done by means of numerical optimization [11, Chapters 3-5]. For this purpose, the aspects of dose quality in the tissue are modeled as criterion functions, whose mathematical properties also affect the type of the corresponding optimization problem. Clinical practice makes frequent use of criteria that incorporate volumetric and spatial information about the shape of the dose distribution. The resulting optimization problems are of global type by empirical knowledge and typically computed with generic global solver concepts, see for example [16]. The development of good global solvers to compute radiotherapy optimization problems is an important topic of research in this application, however, the structural properties of the underlying criterion functions are typically not taken into account in this context.

Trade-off bounds and their effect in multi-criteria IMRT planning (2009)

Serna, J. I. ; Monz, M. ; Küfer, K.-H. ; Thieke, C.

One approach to multi-criteria IMRT planning is to automatically calculate a data set of Pareto-optimal plans for a given planning problem in a first phase, and then interactively explore the solution space and decide for the clinically best treatment plan in a second phase. The challenge of computing the plan data set is to assure that all clinically meaningful plans are covered and that as many as possible clinically irrelevant plans are excluded to keep computation times within reasonable limits. In this work, we focus on the approximation of the clinically relevant part of the Pareto surface, the process that consititutes the first phase. It is possible that two plans on the Parteto surface have a very small, clinically insignificant difference in one criterion and a significant difference in one other criterion. For such cases, only the plan that is clinically clearly superior should be included into the data set. To achieve this during the Pareto surface approximation, we propose to introduce bounds that restrict the relative quality between plans, so called tradeoff bounds. We show how to integrate these trade-off bounds into the approximation scheme and study their effects.

Planning for home health care services (2009)

Nickel, S. ; Schröder, M. ; Steeg, J.

Home Health Care (HHC) services are becoming increasingly important in Europe’s aging societies. Elderly people have varying degrees of need for assistance and medical treatment. It is advantageous to allow them to live in their own homes as long as possible, since a long-term stay in a nursing home can be much more costly for the social insurance system than a treatment at home providing assistance to the required level. Therefore, HHC services are a cost-effective and flexible instrument in the social system. In Germany, organizations providing HHC services are generally either larger charities with countrywide operations or small private companies offering services only in a city or a rural area. While the former have a hierarchical organizational structure and a large number of employees, the latter typically only have some ten to twenty nurses under contract. The relationship to the patients (“customers”) is often long-term and can last for several years. Therefore acquiring and keeping satisfied customers is crucial for HHC service providers and intensive competition among them is observed.

Quanto option pricing in the parsimonious Heston model (2009)

Dimitroff, G. ; Szimayer, A. ; Wagner, A.

In this work we use the Parsimonious Multi–Asset Heston model recently developed in [Dimitroff et al., 2009] at Fraunhofer ITWM, Department Financial Mathematics, Kaiserslautern (Germany) and apply it to Quanto options. We give a summary of the model and its calibration scheme. A suitable transformation of the Quanto option payoff is explained and used to price Quantos within the new framework. Simulated prices are given and compared to market prices and Black–Scholes prices. We find that the new approach underprices the chosen options, but gives better results than the Black–Scholes approach, which is prevailing in the literature on Quanto options.

Linking Automated Data Analysis and Visualization with Applications in Developmental Biology and High-energy Physics (2009)

Rübel, Oliver

Knowledge discovery from large and complex collections of today’s scientific datasets is a challenging task. With the ability to measure and simulate more processes at increasingly finer spatial and temporal scales, the increasing number of data dimensions and data objects is presenting tremendous challenges for data analysis and effective data exploration methods and tools. Researchers are overwhelmed with data and standard tools are often insufficient to enable effective data analysis and knowledge discovery. The main objective of this thesis is to provide important new capabilities to accelerate scientific knowledge discovery form large, complex, and multivariate scientific data. The research covered in this thesis addresses these scientific challenges using a combination of scientific visualization, information visualization, automated data analysis, and other enabling technologies, such as efficient data management. The effectiveness of the proposed analysis methods is demonstrated via applications in two distinct scientific research fields, namely developmental biology and high-energy physics. Advances in microscopy, image analysis, and embryo registration enable for the first time measurement of gene expression at cellular resolution for entire organisms. Analysis of highdimensional spatial gene expression datasets is a challenging task. By integrating data clustering and visualization, analysis of complex, time-varying, spatial gene expression patterns and their formation becomes possible. The analysis framework MATLAB and the visualization have been integrated, making advanced analysis tools accessible to biologist and enabling bioinformatic researchers to directly integrate their analysis with the visualization. Laser wakefield particle accelerators (LWFAs) promise to be a new compact source of highenergy particles and radiation, with wide applications ranging from medicine to physics. To gain insight into the complex physical processes of particle acceleration, physicists model LWFAs computationally. The datasets produced by LWFA simulations are (i) extremely large, (ii) of varying spatial and temporal resolution, (iii) heterogeneous, and (iv) high-dimensional, making analysis and knowledge discovery from complex LWFA simulation data a challenging task. To address these challenges this thesis describes the integration of the visualization system VisIt and the state-of-the-art index/query system FastBit, enabling interactive visual exploration of extremely large three-dimensional particle datasets. Researchers are especially interested in beams of high-energy particles formed during the course of a simulation. This thesis describes novel methods for automatic detection and analysis of particle beams enabling a more accurate and efficient data analysis process. By integrating these automated analysis methods with visualization, this research enables more accurate, efficient, and effective analysis of LWFA simulation data than previously possible.

Dry Rolling Friction and Wear of Elastomer Systems and Their Finite Element Modelling (2009)

Xu, Dan

Elastomers and their various composites, and blends are frequently used as engineering working parts subjected to rolling friction movements. This fact already substantiates the importance of a study addressing the rolling tribological properties of elastomers and their compounds. It is worth noting that until now the research and development works on the friction and wear of rubber materials were mostly focused on abrasion and to lesser extent on sliding type of loading. As the tribological knowledge acquired with various counterparts, excluding rubbers, can hardly be adopted for those with rubbers, there is a substantial need to study the latter. Therefore, the present work was aimed at investigating the rolling friction and wear properties of different kinds of elastomers against steel under unlubricated condition. In the research the rolling friction and wear properties of various rubber materials were studied in home-made rolling ball-on-plate test configurations under dry condition. The materials inspected were ethylene/propylene/diene rubber (EPDM) without and with carbon black (EPDM_CB), hydrogenated acrylonitrile/butadiene rubber (HNBR) without and with carbon black/silica/multiwall carbon nanotube (HNBR_CB/silica/MWCNT), rubber-rubber hybrid (HNBR and fluororubber (HNBR-FKM)) and rubber-thermoplastic blend (HNBR and cyclic butylene terephthalate oligomers (HNBR-CBT)). The dominant wear mechanisms were investigated by scanning electron microscopy (SEM), and analyzed as a function of composition and testing conditions. Differential scanning calorimetry (DSC), dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA), atomic force microscopy (AFM), and transmission electron microscopy (TEM) along with other auxiliary measurements, were adopted to determine the phase structure and network-related properties of the rubber systems. The changes of the friction and wear as a function of type and amount of the additives were explored. The friction process of selected rubbers was also modelled by making use of the finite element method (FEM). The results show that incorporation of filler enhanced generally the wear resistance, hardness, stiffness (storage modulus), and apparent crosslinking of the related rubbers (EPDM-, HNBR- and HNBR-FKM based ones), but did not affect their glass transition temperature. Filling of rubbers usually reduced the coefficient of friction (COF). However, the tribological parameters strongly depended also on the test set-up and test duration. High wear loss was noticed for systems showing the occurrence of Schallamach-type wavy pattern. The blends HNBR-FKM and HNBR-CBT were two-phase structured. In HNBR-FKM, the FKM was dispersed in form of large microscaled domains in the HNBR matrix. This phase structure did not change by incorporation of MWCNT. It was established that the MWCNT was preferentially embedded in the HNBR matrix. Blending HNBR with FKM reduced the stiffness and degree of apparent crosslinking of the blend, which was traced to the dilution of the cure recipe with FKM. The coefficient of friction increased with increasing FKM opposed to the expectation. On the other hand, the specific wear rate (Ws) changed marginally with increasing content of FKM. In HNBR-CBT hybrids the HNBR was the matrix, irrespective to the rather high CBT content. Both the partly and mostly polymerized CBT ((p)CBT and pCBT, respectively) in the hybrids worked as active filler and thus increased the stiffness and hardness. The COF and Ws decreased with increasing CBT content. The FEM results in respect to COF achieved on systems possessing very different structures and thus properties (EPDM_30CB, HNBR-FKM 100-100 and HNBR-(p)CBT 100-100, respectively) were in accordance with the experimental results. This verifies that FEM can be properly used to consider the complex viscoelastic behaviour of rubber materials under dry rolling condition.

Modeling Deep Geothermal Reservoirs: Recent Advances and Future Problems (2009)

Ilyasov, Maxim ; Ostermann, Isabel ; Punzi, Alessandro

Due to the increasing demand of renewable energy production facilities, modeling geothermal reservoirs is a central issue in today's engineering practice. After over 40 years of study, many models have been proposed and applied to hundreds of sites worldwide. Nevertheless, with increasing computational capabilities new efficient methods are becoming available. The aim of this paper is to present recent progress on seismic processing as well as fluid and thermal flow simulations for porous and fractured subsurface systems. The commonly used methods in industrial energy exploration and production such as forward modeling, seismic migration, and inversion methods together with continuum and discrete flow models for reservoir monitoring and management are reviewed. Furthermore, for two specific features numerical examples are presented. Finally, future fields of studies are described.

PET/PP-Based Polymer Composites: Effects of Compatibilizer and Nanofillers on the Processing-Structure-Property Relationships (2009)

Li, Wenjing

Microfibrillar reinforced composites (MFC) have attracted considerable academic and practical interests after the concept was introduced more than a decade years ago. This new type of composites will be created by blending of two polymers with different melting temperatures and processing the blend under certain thermo-mechanical conditions to generate in-situ formed microfibrils of the higher melting polymer grade of temperature in the blend. The compression molded microfibrillar composites were reported to possess excellent mechanical properties and thus they are promising materials for different applications. In the present work, a typical immiscible polymer blend PET/PP was selected for the preparation of PET/PP, PET/PP/TiO2 microfibrillar reinforced composites. The objective of this study is to analyse the processing-structure-property relationship in the PET/PP based MFCs. The morphology of the PET microfibrils and the dispersion of the TiO2 nanoparticles were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), and discussed. The crystallization behaviour of PET and PP was studied by means of differential scanning calorimetry (DSC). The thermomechanical and mechanical properties of the composites were determined by dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) and uniaxial tensile tests and the related results discussed as a function of the composition of the corresponding system. During stretching of the PET/PP extrudate, the PET dispersed phase was deformed into microfibrils. These microfibrils were still well persevered after compression molding of the drawn strands. Therefore the PET microfibrils acted as the reinforcement for the PP matrix. Compared with neat PP, the tensile properties of the PET/PP MFC were greatly improved. For the PET/PP/TiO2 MFC, the effects of polypropylene grafted maleic anhydride (PP-g-MA, introduced as compatibilizer) and TiO2 particles on the structure and properties of drawn strands and composites were investigated. Upon the addition of PP-g-MA, the preferential location of TiO2 particles changed: they migrated from the PET dispersed phase to the continuous PP matrix phase. This was accompanied with structural changes of the drawn strands. The microfibril formation mechanism was also investigated. After injection molding of the microfibrillar composites, the preferential location of TiO2 particles was still preserved. DMTA analysis of drawn strands, the tensile and impact tests of the composites demonstrated that the mechanical properties of the drawn strands of the microfibrillar composites were strongly dependent on the respective structures of the tested materials. To further investigate the preferential location of TiO2 particles in the PET/PP blend which were discovered during the preparation of PET/PP/TiO2 MFCs, PET/PP/TiO2 ternary nanocomposites were prepared according to four blending procedures. The preferential location of TiO2 nanoparticles was influenced by the blending sequence and the amount of PP-g-MA incorporated. Furthermore, it was discovered that TiO2 nanoparticles exerted a compatibilizing effect on the morphology of the composites. Three different compatibilization mechanisms of nanoparticles were proposed depending on the location of the nanoparticles.

Charakterisierung vakuolärer Transportproteine aus Pflanzen unter besonderer Berücksichtigung abiotischer Stressbedingungen (2009)

Wic, Stefan

I) Die Untersuchungen zum vakuolären Malat-Carrier AtTDT unterstützen die Annahme, dass seine Aktivität in den Schließzellen zum Öffnen und Schließen der Stomata beiträgt. Zudem erhöht wahrscheinlich die Aktivität von TDT in den Mesophyllzellen die Stomata-Dichte und den Stomata-Index. Im Rahmen einer osmotischen Anpassung vermittelt der Transporter eine Malat-Akkumulation, die in den TDT-Knockout-Mutanten beeinträchtigt ist und durch erhöhte Citrat-Gehalte kompensiert wird. Darüber hinaus beschleunigt TDT unter Kurztag-Bedingungen den Eintritt in die generative Phase. Eine Funktion von TDT in der Salztoleranz kann nach metabolischen und phänotypischen Analysen ausgeschlossen werden. II) Die tonoplastidären Monosaccharid-Transporter regulieren bei Kälte in Blättern nicht nur die Monosaccharid-Gehalte, sondern wirken auch positiv auf Photosynthese und Stärkegehalte. Das Ausschalten der TMT-Gene führt unter den gewählten Kältebedingungen zu einer erhöhten Synthese von Saccharose und zu einer gesteigerten Respirationsrate. Insbesondere unter Wassermangel wirkt sich die Aktivität der tonoplastidären Monosaccharid-Transporter positiv auf die Keimungsrate aus. III) Die Bestimmung von Zuckergehalten in Blättern indiziert, dass die tonoplastidären Transportproteine AtERD6.7 und BvIMP Glukose aus der Vakuole transportieren, während AtERD6.5 womöglich Fruktose aus der Vakuole transportiert. Als Transportmechanismus wird aufgrund der Homologie zu den GLUT-Proteinen eine erleichterte Diffusion angenommen. Die Aktivität der Carrier scheint insbesondere nach Kältephasen von Bedeutung zu sein, wenn vakuolär gespeicherte Zucker mobilisiert werden. ERD6.7 fördert gemäß den durchgeführten Keimungstests die Samen-Dormanz.

Adaptive Extraction and Representation of Geometric Structures from Unorganized 3D Point Sets (2009)

Keller, Patric

The primary emphasis of this thesis concerns the extraction and representation of intrinsic properties of three-dimensional (3D) unorganized point clouds. The points establishing a point cloud as it mainly emerges from LiDaR (Light Detection and Ranging) scan devices or by reconstruction from two-dimensional (2D) image series represent discrete samples of real world objects. Depending on the type of scenery the data is generated from the resulting point cloud may exhibit a variety of different structures. Especially, in the case of environmental LiDaR scans the complexity of the corresponding point clouds is relatively high. Hence, finding new techniques allowing the efficient extraction and representation of the underlying structural entities becomes an important research issue of recent interest. This thesis introduces new methods regarding the extraction and visualization of structural features like surfaces and curves (e.g. ridge-lines, creases) from 3D (environmental) point clouds. One main part concerns the extraction of curve-like features from environmental point data sets. It provides a new method supporting a stable feature extraction by incorporating a probability-based point classification scheme that characterizes individual points regarding their affiliation to surface-, curve- and volume-like structures. Another part is concerned with the surface reconstruction from (environmental) point clouds exhibiting objects that are more or less complex. A new method providing multi-resolutional surface representations from regular point clouds is discussed. Following the applied principles of this approach a volumetric surface reconstruction method based on the proposed classification scheme is introduced. It allows the reconstruction of surfaces from highly unstructured and noisy point data sets. Furthermore, contributions in the field of reconstructing 3D point clouds from 2D image series are provided. In addition, a discussion concerning the most important properties of (environmental) point clouds with respect to feature extraction is presented.

Cost-Efficient Global Robot Navigation in Rugged Off-Road Terrain (2009)

Braun, Tim

This PhD thesis aims at finding a global robot navigation strategy for rugged off-road terrain which is robust against inaccurate self-localization, scalable to large environments, but also cost-efficient, e.g. able to generate navigation paths which optimize a cost measure closely related to terrain traversability. In order to meet this goal, aspects of both metrical and topological navigation techniques are combined. A primarily topological map is extended with the previously lacking capability of cost-efficient path planning and map extension. Further innovations include a multi-dimensional cost measure for topological edges, a method to learn these costs based on live feedback from the robot and a set of extrapolation methods to predict the traversability costs for untraversed edges. The thesis presents two sophisticated new image analysis techniques to optimize cost prediction based on the shape and appearance of surrounding terrain. Experimental results indicate that the proposed global navigation system is indeed able to perform cost-efficient, large scale path planning. At the same time, the need to maintain a fine-grained, global world model which would reduce the scalability of the approach is avoided.

Hegels absoluter Schluss als logische Grundstruktur der Objektivität (2009)

Werckmeister, Georg

Im absoluten Schluss wechseln die Begriffsmomente Allgemeinheit, Besonderheit und Einzelheit untereinander die Position und reichern sich dadurch wechselseitig an, so dass eines identisch mit dem anderen ist, das es selbst ist. Dies bedeutet logisch Selbstbestimmung und Freiheit. Der Prozess ist dialektisch, indem sich das Allgemeine besondert, auseinanderlegt und im Einzelnen wieder mit sich zusammenschließt. Der absolute Schluss ist so die logische Grundstruktur von Phänomenen der Objektivität wie Mechanismus, Chemismus, Teleologie, aber auch Religion, Philosophie sowie theoretischer und praktischer Vernunft.

Inductive Temporal Logic Programming (2009)

Kolter, Robert

We study the extension of techniques from Inductive Logic Programming (ILP) to temporal logic programming languages. Therefore we present two temporal logic programming languages and analyse the learnability of programs from these languages from finite sets of examples. In first order temporal logic the following topics are analysed: - How can we characterize the denotational semantics of programs? - Which proof techniques are best suited? - How complex is the learning task? In propositional temporal logic we analyse the following topics: - How can we use well known techniques from model checking in order to refine programs? - How complex is the learning task? In both cases we present estimations for the VC-dimension of selected classes of programs.

Evaluation of a Model-Based Development Process for Automotive Embedded Systems - Model-Based Development of an Adaptive Cruise Control System (2009)

Mitschang, Jonas

Nowadays, vehicle control systems such as anti-lock braking systems, electronic stability control, and cruise control systems yield many advantages. The electronic control units that are deployed in this specific application domain are embedded systems that are integrated in larger systems to achieve predefined applications. Embedded systems consist of embedded hardware and a large software part. Model-based development for embedded systems offers significant software-development benefits that are pointed out in this thesis. The vehicle control system Adaptive Cruise Control is developed in this thesis using a model-based software development process for embedded systems. As a modern industrial design tool that is prevalent in this domain, simulink,is used for modeling the environment, the system behavior, for determining controller parameters, and for simulation purposes. Using an appropriate toolchain, the embedded code is automatically generated. The adaptive cruise control system could be successfully implemented and tested within this short timespan using a waterfall model without increments. The vehicle plant and important filters are fully deduced in detail. Therefore, the design of further vehicle control systems needs less effort for development and precise simulation.

The Role of 17beta-Estradiol on 2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin-mediated Oxidative DNA Damage in Liver Cell Models (2009)

Göttel, Manuela

2,3,7,8-Tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) is a highly toxic and persistent organic pollutant, which is ubiquitously found in the environment. The prototype dioxin compound was classified as a human carcinogen by the International Agency for Research on Cancer. TCDD acts as a potent liver tumor promoter in rats, which is one of the major concerns related to TCDD exposure. There is extensive evidence, that TCDD exerts anti-estrogenic effects via arylhydrocarbon receptor (AhR)-mediated induction of cytochromes P450 and interferes with the estrogen receptor alpha (ERalpha)-mediated signaling pathway. The present work was conducted to shed light on the hypothesis that enhanced activation of estradiol metabolism by TCDD-induced enzymes, mainly CYP1A1 and CYP1B1, leads to oxidative DNA damage in liver cells. Furthermore, the possible modulation by 17beta-estradiol (E2) was investigated. The effects were examined using four different AhR-responsive species- and sex-specific liver cell models, rat H4II2 and human HepG2 hepatoma cell lines as well as rat primary hepatocytes from male and female Wistar rats. The effective induction of CYP1A1 and CYP1B1 by TCDD was demonstrated in all liver cell models. Basal and TCDD-induced expression of CYP1B1, which is a key enzyme in stimulating E2 metabolism via the more reactive formation of the genotoxic 4-hydroxyestradiol, was most pronounced in rat primary hepatocytes. CYP-dependent induction of reactive oxygen species (ROS) was only observed in rodent cells. E2 induced ROS only in primary rat hepatocytes, which was associated with a weak CYP1B1 mRNA induction. Thus, E2 itself was suggested to induce its own metabolism in primary rat hepatocytes, resulting in the redox cycling of catechol estradiol metabolites leading to ROS formation. In this study the role of TCDD and E2 on oxidative DNA damage was investigated for the first time in vitro in the comet assay using liver cells. Both TCDD and E2 were shown to induce oxidative DNA base modifications only in rat hepatocytes. Additionally, direct oxidative DNA-damaging effects of the two main E2 metabolites, 4-hydroxyestradiol and 2-hydroxyestradiol, were only observed in rat hepatocytes and revealed that E2 damaged the DNA to the same extent. However, the induction of oxidative DNA damage by E2 could not completely be explained by the metabolic conversion of E2 via CYP1A1 and CYP1B1 and has to be further investigated. The expression of low levels of endogenous ERalpha mRNA in primary rat hepatocytes and the lack of ERalpha in hepatoma cell lines were identified as crucial. Therefore, the effects of interference of ERalpha with AhR were examined in HepG2 cells, which were transiently transfected with ERalpha. The over-expression of ERalpha led to enhanced AhR-mediated transcriptional activity by E2, suggesting a possible regulation of E2 levels. In turn, TCDD reduced E2-mediated ERalpha signaling, confirming the anti-estrogenic action of TCDD. Such a modulation of the combined effects of TCDD with E2 was not observed in any of the other experiments. Thus, the role of low endogenous ERalpha levels has to be further investigated in transfection experiments using rat primary hepatocytes. Overall, rat primary hepatocyte culture turned out to be the more adaptive cell model to investigate metabolism in the liver, reflecting a more realistic situation of the liver tissue. Nevertheless, during this work a crosstalk between ERalpha and AhR was shown for the first time using human hepatoma cell line HepG2 by transiently transfecting ERalpha.

Design of pleated filters by computer simulations (2009)

Wiegmann, A. ; Cheng, L. ; Glatt, E. ; Iliev, O. ; Rief, S.

Four aspects are important in the design of hydraulic lters. We distinguish between two cost factors and two performance factors. Regarding performance, filter eciencynd lter capacity are of interest. Regarding cost, there are production considerations such as spatial restrictions, material cost and the cost of manufacturing the lter. The second type of cost is the operation cost, namely the pressure drop. Albeit simulations should and will ultimately deal with all 4 aspects, for the moment our work is focused on cost. The PleatGeo Module generates three-dimensional computer models of a single pleat of a hydraulic lter interactively. PleatDict computes the pressure drop that will result for the particular design by direct numerical simulation. The evaluation of a new pleat design takes only a few hours on a standard PC compared to days or weeks used for manufacturing and testing a new prototype of a hydraulic lter. The design parameters are the shape of the pleat, the permeabilities of one or several layers of lter media and the geometry of a supporting netting structure that is used to keep the out ow area open. Besides the underlying structure generation and CFD technology, we present some trends regarding the dependence of pressure drop on design parameters that can serve as guide lines for the design of hydraulic lters. Compared to earlier two-dimensional models, the three-dimensional models can include a support structure.

Hierarchy of mathematical models for production processes of technical textiles (2009)

Klar, A. ; Marheineke, N. ; Wegener, R.

In this work we establish a hierarchy of mathematical models for the numerical simulation of the production process of technical textiles. The models range from highly complex three-dimensional fluid-solid interactions to one-dimensional fiber dynamics with stochastic aerodynamic drag and further to efficiently handable stochastic surrogate models for fiber lay-down. They are theoretically and numerically analyzed and coupled via asymptotic analysis, similarity estimates and parameter identification. Themodel hierarchy is applicable to a wide range of industrially relevant production processes and enables the optimization, control and design of technical textiles.

Pricing American call options under the assumption of stochastic dividends – An application of the Korn-Rogers model (2009)

Kruse, S. ; Müller, M.

In nancial mathematics stock prices are usually modelled directly as a result of supply and demand and under the assumption that dividends are paid continuously. In contrast economic theory gives us the dividend discount model assuming that the stock price equals the present value of its future dividends. These two models need not to contradict each other - in their paper Korn and Rogers (2005) introduce a general dividend model preserving the stock price to follow a stochastic process and to be equal to the sum of all its discounted dividends. In this paper we specify the model of Korn and Rogers in a Black-Scholes framework in order to derive a closed-form solution for the pricing of American Call options under the assumption of a known next dividend followed by several stochastic dividend payments during the option's time to maturity.

Phenothiazine, thiazolium and sulfonic acid functionalized hybrid materials and their applications in electronics, optics and catalysis (2009)

Zhou, Zhou

A series of (oligo)phenthiazines, thiazolium salts and sulfonic acid functionalized organic/inorganic hybrid materials were synthesized. The organic groups were covalently bound on the inorganic surface through reactions of organosilane precursors with TEOS or with the silanol groups of material surface. These synthetic methods are called the co-condensation process and the post grafting. The structures and the textural parameters of the generated hybrid materials were characterized by XRD, N2 adsorption-desorption measurements, SEM and TEM. The incorporations of the organic groups were verified by elemental analysis, thermogravimetric analysis, FT-IR, UV-Vis, EPR, CV, as well as by 13C CP-MAS NMR and 29Si CP-MAS NMR spectroscopy. Introduction of various organic groups endow different phsysical, chemical properties to these hybrid materials. The (oligo)phenothiazines provide a group of novel redox acitive hybrid materials with special electronic and optic properties. The thiazolium salts modified materials were applied as heterogenized organo catalysts for the benzoin condensation and the cross-coupling of aldehydes with acylimines to yield a-amido ketones. The sulfonic acid containing materials can not only be used as Broensted acid catalysts, but also can serve as ion exchangable supports for further modifications and applications.

Untersuchungen zu Raum und Abschirmung am Beispiel der privaten Wohnhäuser von Philip Johnson (2009)

Bayer, Dagmar

Architektur ist geprägt vom Wandel. Auch wenn viele Architekten den daraus resultierenden Verlust von Konstanz in der Architektur bemängeln, lohnt sich die Auseinandersetzung mit dem Wandel. Er beinhaltet Entwicklungsmöglichkeiten der Architektur, aus denen wiederum Rückschlüsse für das eigene Entwerfen gewonnen werden können. Da sich die Gründe des Wandels selten eindeutig bestimmen lassen, liegt der Interessensschwerpunkt der Dissertation auf dessen Erscheinungen. Die Aufmerksamkeit wird deshalb auf die wesentlichen Elemente der Architektur, nämlich Raum und Abschirmung, gerichtet. An ihnen werden die Prinzipien des Wandels beschrieben. Dazu werden die Veränderungen von Raum und Abschirmung exemplarisch an den privaten Wohnhäusern von Philip Johnson untersucht. Diese Analyse ergibt, dass sich der Wandel in der Transformation von Raumtyp und Abschirmung bzw. im Wechsel zwischen Raumtypen manifestiert. Während durch die Transformation ein Raumtyp weiterentwickelt wird - Mittel der Transformation sind z.B. die Verformung oder die Verselbständigung von Elementen-, steht der Wechsel von einem Raumtyp zu einem anderen für den fundamentalen Wandel eines Raum- und Gestaltungskonzeptes. Die Wohnhäuser von Philip Johnson können in Bezug auf den Wandel nicht als inhaltlich abschließend bezeichnet werden. Zum einen arbeitet Johnson bei den Wohnhäusern nur mit den vier Raumtypen „Das klar definierte Innen“, „Das Ineinanderfließen von Innen und Außen“, „Innen und Außen als Raumeinheiten“ und „Das Innen im Außen“, zum anderen blendet er z.B. konstruktive Aspekte, wie Bauteilstärken aus. Dennoch können aus der Untersuchung allgemeingültige Rückschlüsse gewonnen werden. Zunächst ist festzustellen, dass der Wandel nicht so komplex ist, wie er durch die Masse diffuser Erscheinungsformen der Architektur erscheint. Er ist rückführbar auf die Veränderungen von Raum und Abschirmung. Sie bilden gemeinsam ein gedankliches und gebautes System, innerhalb dessen sich Architektur bewegt. Dieses System ist offen für potentielle Entwicklungen, d.h. es lässt neue Raumtypen oder aber Veränderungen des Raumtyps und der Abschirmung zu. Darüber hinaus ermöglicht es ein systematisches Vorgehen beim Entwerfen. Entwurfsalternativen und -varianten können aufbauend auf diesen Erkenntnissen aus Raum und Abschirmung gezielt entwickelt werden.

Modification of Simpson moduli spaces of 1-dimensional sheaves by vector bundles, an experimental example (2009)

Iena, Oleksandr

This thesis deals with the following question. Given a moduli space of coherent sheaves on a projective variety with a fixed Hilbert polynomial, to find a natural construction that replaces the subvariety of the sheaves that are not locally free on their support (we call such sheaves singular) by some variety consisting of sheaves that are locally free on their support. We consider this problem on the example of the coherent sheaves on \(\mathbb P_2\) with Hilbert polynomial 3m+1. Given a singular coherent sheaf \(\mathcal F\) with singular curve C as its support we replace \(\mathcal F\) by locally free sheaves \(\mathcal E\) supported on a reducible curve \(C_0\cup C_1\), where \(C_0\) is a partial normalization of C and \(C_1\) is an extra curve bearing the degree of \(\mathcal E\). These bundles resemble the bundles considered by Nagaraj and Seshadri. Many properties of the singular 3m+1 sheaves are inherited by the new sheaves we introduce in this thesis (we call them R-bundles). We consider R-bundles as natural replacements of the singular sheaves. R-bundles refine the information about 3m+1 sheaves on \(\mathbb P_2\). Namely, for every isomorphism class of singular 3m+1 sheaves there are \(\mathbb P_1\) many equivalence classes of R-bundles. There is a variety \(\tilde M\) of dimension 10 that may be considered as the space of all the isomorphism classes of the non-singular 3m+1 sheaves on \(\mathbb P_2\) together with all the equivalence classes of all R-bundles. This variety is obtained by blowing up the moduli space of 3m+1 sheaves on \(\mathbb P_2\) along the subvariety of singular sheaves. We modify the definition of a 3m+1 family and obtain a notion of a new family over an arbitrary variety S. In particular 3m+1 families of the non-singular sheaves on \(\mathbb P_2\) are families in this sense. New families over one point are either non-singular 3m+1 sheaves or R-bundles. For every variety S we introduce an equivalence relation on the set of all new families over S. The notion of equivalence for families over one point coincides with isomorphism for non-singular 3m+1 sheaves and with equivalence for R-bundles. We obtain a moduli functor \(\tilde{\mathcal M}:(Sch) \rightarrow (Sets)\) that assigns to every variety S the set of the equivalence classes of the new families over S. There is a natural transformation of functors \(\tilde{\mathcal M}\rightarrow \mathcal M\) that establishes a relation between \(\tilde{\mathcal M}\) and the moduli functor \(\mathcal M\) of the 3m+1 moduli problem on \(\mathbb P_2\). There is also a natural transformation \(\tilde{\mathcal M} \rightarrow Hom(\__ ,\tilde M)\), inducing a bijection \(\tilde{\mathcal M}(pt)\cong \tilde M\), which means that \(\tilde M\) is a coarse moduli space of the moduli problem \(\tilde{\mathcal M}\).

Volatilitätsarbitrage und ein Markoff-Modell für CDOs (2009)

Kock, Johannes Marthinus de

Diese Doktorarbeit befasst sich mit Volatilitätsarbitrage bei europäischen Kaufoptionen und mit der Modellierung von Collateralized Debt Obligations (CDOs). Zuerst wird anhand einer Idee von Carr gezeigt, dass es stochastische Arbitrage in einem Black-Scholes-ähnlichen Modell geben kann. Danach optimieren wir den Arbitrage- Gewinn mithilfe des Erwartungswert-Varianz-Ansatzes von Markowitz und der Martingaltheorie. Stochastische Arbitrage im stochastischen Volatilitätsmodell von Heston wird auch untersucht. Ferner stellen wir ein Markoff-Modell für CDOs vor. Wir zeigen dann, dass man relativ schnell an die Grenzen dieses Modells stößt: Nach dem Ausfall einer Firma steigen die Ausfallintensitäten der überlebenden Firmen an, und kehren nie wieder zu ihrem Ausgangsniveau zurück. Dieses Verhalten stimmt aber nicht mit Beobachtungen am Markt überein: Nach Turbulenzen auf dem Markt stabilisiert sich der Markt wieder und daher würde man erwarten, dass die Ausfallintensitäten der überlebenden Firmen ebenfalls wieder abflachen. Wir ersetzen daher das Markoff-Modell durch ein Semi-Markoff-Modell, das den Markt viel besser nachbildet.

Die kleinen nichtkodierenden RNAs im Regulon des Zwei-Komponenten Systems CiaRH in Streptococcus pneumoniae (2009)

Kovács, Márta

Das Zwei-Komponenten System CiaRH von S. pneumoniae ist an der ß-Laktam-Resistenz, Regulation der genetischen Kompetenz, Lyse und Virulenz beteiligt. Unter den 16 Promotoren, die von diesem System kontrolliert werden, befanden sich die fünf stärksten Promotoren in intergenen Regionen. Hieraus resultierte die Vermutung, dass diese Promotoren die Expression von kleinen nichtkodierenden RNAs steuern könnten. Mittels Northern-Analyse konnte nachgewiesen werden, dass von diesen Promotoren aus kleine RNAs mit einer Größe von 87 bis 151 Basen exprimiert werden. Im Stamm mit deletierten ciaR waren diese RNAs nicht bzw. kaum detektierbar. Die fünf CiaRH-abhängigen kleinen RNAs wurden csRNAs benannt (cia controlled small RNAs). Durch Northern-Analyse an vier verschiedenen Zeitpunkten des Wachstums konnte gezeigt werden, dass die csRNAs in hoher Konzentration sowohl während der exponentiellen als auch in der stationären Wachstumsphase in den Zellen von S. pneumoniae vorhanden sind. Mittels 3´-RACE-Analyse wurde die Länge der csRNAs auf die Base genau bestimmt. csRNA1, csRNA2, csRNA3 und csRNA4 bestehen aus 87 bis 101 Nukleotiden. csRNA5 besitzt dagegen eine Länge aus 151 Basen. Die Promotoren der stromabwärts der kleinen RNAs liegenden Gene wurden mittels 5´-RACE-Analyse kartiert und ihre Expression mittels realtime RT-PCR-Analyse im Wildtyp, im ciaR-Deletionsstamm und einem Stamm mit aktiviertem CiaRH-System untersucht. Hierbei konnte gezeigt werden, dass diese Gene unabhängig von CiaRH exprimiert werden. Um die Beteiligung der csRNAs an den CiaRH-assoziierten Phänotypen aufzuklären, wurden die Gene für alle fünf csRNAs deletiert und mit verschiedenen Antibiotika-Resistenz-Genen ersetzt. Durch Kombination aller Deletionen wurde der Stamm S. pneumoniae RK12345 konstruiert, welcher keine csRNA mehr exprimiert. In Stamm RK12345 konnte eine erniedrigte Transformationseffizienz und eine erhöhte Lyserate im Vergleich zum Wildtyp S. pneumoniae R6 beobachtet werden. Hierdurch wurde gezeigt, dass die csRNAs eine Rolle bei den CiaRH-regulierten Prozessen spielen. Kleine RNAs üben ihren regulatorischen Effekt meist durch Wechselwirkung mit der mRNA ihrer Zielgene aus. Die beiden RNA-Moleküle interagieren hierbei über komplementäre Sequenzbereiche. Durch diese Basenpaarungen kommt es zur Hemmung oder Aktivierung der Translation bzw. zum Abbau des RNA-RNA-Interaktionskomplexes. Um die Ursachen der csRNA-vermittelten phänotypischen Veränderungen bestimmen zu können, wurde die Identifizierung der csRNA-Zielgene angestrebt. Mittels bioinformatischer Analyse wurde eine große Anzahl putativer Zielgene vorhergesagt, wovon nach Anlegung verschiedener Kriterien letztendlich 13 zu den weiteren Untersuchungen eingesetzt wurden. Um diese teilweise uncharakterisierten Gene auf eine posttranskriptionelle Regulation durch die csRNAs untersuchen zu können, wurde ein integratives Translations Probe Plasmid namens pTP3 konstruiert. Dieses Plasmid ermöglicht die Klonierung von 5´-Genfragmenten vor das ´lacZ-Gen, wodurch in frame-Zielgen´-´lacZ-Fusionsproteine entstehen. Die Expression des entstandenen Fusionsgens erfolgt hierbei von einem konstitutiven CiaRH-unabhängigen Promotor, namens PvegT. Die Klonierung und Untersuchung der ß-Galaktosidase- Expression der Zielgen´-´lacZ-Fusionsproteine ergab, dass die klonierten Fragmente der Gene spr0081, comC, spr1645 und cibB durch die csRNAs reguliert werden. Die Untersuchung dieser vier Zielgene bei Expression von den eigenen Promotoren und Intaktheit der entsprechenden mRNAs zeigte, dass letztendlich zwei Gene posttranskriptionell negativ durch die csRNAs reguliert werden. Interessanterweise ist eines dieser Zielgene das comC-Gen, welches für das Vorläuferpeptid des Kompetenz-Phäromons CSP kodiert. Diese Beobachtung könnte eine mögliche Ursache für die csRNA-abhängige veränderte Transformierbarkeit von Stamm RK12345 darstellen. Das zweite Zielgen der csRNAs, spr0081, kodiert für einen bisher uncharakterisierten ABC-Transporter, welcher möglicherweise am Transport eines Kohlenhydrats beteiligt ist. Letztendlich wurde die direkte Interaktion der in vitro produzierten mRNA dieser beiden Zielgene mit den csRNAs durch die Entwicklung und Etablierung einer neuartigen Methode der Bandshift-Analyse untersucht. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass die mRNA von comC mit allen fünf csRNAs Interaktions-komplexe bildet und die mRNA von spr0081 befähigt ist mit vier csRNAs Interaktionskomplexe zu bilden. Schließlich wurde der Effekt einzelner RNAs auf die Expression des ComC´-´lacZ-Fusionsproteins getestet. Hierbei konnte gezeigt werden, dass csRNA1, csRNA2 und csRNA3 einerseits bzw. csRNA4 und csRNA5 andererseits genügen, um den Effekt aller fünf RNAs ausüben zu können. Die stärkste Hemmungsaktivität einer einzelnen csRNA konnte bei csRNA4 festgestellt werden.

Influences of Individual and Contextual Factors on Improving the Professional Development of TVET Teachers in Ethiopia (2009)

Abebe, Ayele

This Dissertation tried to provide insights into the influences of individual and contextual factors on Technical and Vocational Education and Training (TVET) teachers’ learning and professional development in Ethiopia. Specifically, this research focused on identifying and determining the influences of teachers’ self perception as learners and professionals, and investigates the impact of the context, process and content of their learning and experiences on their professional development. The knowledge of these factors and their impacts help in improving the learning and professional development of the TVET teachers and their professionalization. This research tried to provide answers for the following five research questions. (1) How do TVET teachers perceive themselves as active learners and as professionals? And what are the implications of their perceptions on their learning and development? (2) How do TVET teachers engage themselves in learning and professional development activities? (3) What contextual factors facilitated or hindered the TVET Teachers’ learning and professional development? (4) Which competencies are found critical for the TVET teachers’ learning and professional development? (5) What actions need to be considered to enhance and sustain TVET teachers learning and professional development in their context? It is believed that the research results are significant not only to the TVET teachers, but also to schools leaders, TVET Teacher Training Institutions, education experts and policy makers, researchers and others stakeholders in the TVET sector. The theoretical perspectives adopted in this research are based on the systemic constructivist approach to professional development. An integrated approach to professional development requires that the teachers’ learning and development activities to be taken as an adult education based on the principles of constructivism. Professional development is considered as context - specific and long-term process in which teachers are trusted, respected and empowered as professionals. Teachers’ development activities are sought as more of collaborative activities portraying the social nature of learning. Schools that facilitate the learning and development of teachers exhibit characteristics of a learning organisation culture where, professional collaboration, collegiality and shared leadership are practiced. This research has drawn also relevant point of views from studies and reports on vocational education and TVET teacher education programs and practices at international, continental and national levels. The research objectives and the types of research questions in this study implied the use of a qualitative inductive research approach as a research strategy. Primary data were collected from TVET teachers in four schools using a one-on-one qualitative in-depth interview method. These data were analyzed using a Qualitative Content Analysis method based on the inductive category development procedure. ATLAS.ti software was used for supporting the coding and categorization process. The research findings showed that most of the TVET teachers neither perceive themselves as professionals nor as active learners. These perceptions are found to be one of the major barriers to their learning and development. Professional collaborations in the schools are minimal and teaching is sought as an isolated individual activity; a secluded task for the teacher. Self-directed learning initiatives and individual learning projects are not strongly evident. The predominantly teacher-centered approach used in TVET teacher education and professional development programs put emphasis mainly to the development of technical competences and has limited the development of a range of competences essential to teachers’ professional development. Moreover, factors such as the TVET school culture, the society’s perception of the teaching profession, economic conditions, and weak links with industries and business sectors are among the major contextual factors that hindered the TVET teachers’ learning and professional development. A number of recommendations are forwarded to improve the professional development of the TVET teachers. These include change in the TVET schools culture, a paradigm shift in TVET teacher education approach and practice, and development of educational policies that support the professionalization of TVET teachers. Areas for further theoretical research and empirical enquiry are also suggested to support the learning and professional development of the TVET teachers in Ethiopia.

On the Large Time Behavior of Diffusions: Results Between Analysis and Probability (2009)

Kolb, Martin

Limit theorems constitute a classical and important field in probability theory. In several applications, in particular in demographic or medical contexts, killed Markov processes suggest themselves as models for populations undergoing culling by mortality or other processes. In these situations mathematical research features a general interest in the observable distribution of survivors, which is known as Yaglom limit or quasi-stationary distribution. Previous work often focuses on discrete state spaces, commonly birth-death processes (or with some more flexible localization of the transitions), with killing only on the boundary. The central concerns of this thesis are to describe, for a given class of one dimensional diffusion processes, the quasistationary distributions (if any), and to describe the convergence (or not) of the process conditioned on survival to one of these quasistationary distributions. Rather general diffusion processes on the half-line are considered, where 0 is allowed to be regular or an exit boundary. Very similar techniques are applied in this work in order to derive results on the large time behavior of an exotic measure valued process, which is closely related to so-called point interactions, which have been widely studied in the mathematical physics literature.

Knowledge as a mental state? A Study on Oxford Realism (2009)

Kohne, Jens

Subject of this book is an epistemological consideration - a consideration which could be characterised as a main theme - maybe the main theme - of that part of philosophy we all know as epistemology: the nature of knowledge. But other than the most essays on the subject of knowledge, here I am going to deal with a largely overlooked account to try to find an answer to the epistemological question of knowledge. This is the mental state account of knowledge (Price in his 'Belief' the formulation ``mental acts'' and Williamson talks about a ``state of mind''). Or to put it into the question I chose as title: is knowledge a mental state? We have to concede first that there is only a small group of philosophers who used to explain knowledge in terms of a mental state, particularly the `Oxford Realists'. And secondly, the acceptance of the MS thesis is low and negative. There is an interesting detail here: unlike the poor interest in an epistemic theory such as the MS thesis, philosophers like Prichard or Austin (and their philosophical thinking) are not really living in the shadows of philosophical consideration. Indeed their philosophical impact is high level, if we consider for instance Prichard's moral writings or Austin's theory of speech acts. I think we can conclude from this fact that the reason of the `negative' ignorance in respect of their epistemological point of view was not caused by a negative quality of their philosophy. Now, the question we are faced with (and that should be answered here) is: what is wrong with the MS thesis even though it is held by high class philosophers? Why is the epistemic thinking of Cook Wilson, Prichard and Austin afflicted with such ignorance? I will try to explain this later on with the notion of an unreflected Platonian heritage during 2000 years of epistemic thinking - a notion which is similar to a point Hetherington has called ``epistemic absolutism''. So, there are three main purposes which I am pursuing in this consideration: 1.To explain the reasons why there is such an ignorance towards an assertion of the MS thesis. I am going to pursue this through an analysis of knowledge which will demonstrate the inappropriateness of the JTB thesis as an adequate analysis of knowledge. 2.To describe that it is a mistake to ignore or at least underestimate the MS thesis in the discussion of an appropriate definition of knowledge and to maintain that the MS thesis is the key to a general theory of knowledge. 3.Conclusion: If the first two steps are correct, the JTB thesis is insufficient in order to give an account of the nature of knowledge in general. A consequence from this is: all the epistemic theories which are dealing with the JTB thesis are based on deficient assumptions. Hence their results - notably the well-known externalism/internalism debate - are insufficient, too. So, there is a need for a new theory of knowledge based on the MS thesis. In the course of my consideration I am going to justify the following three theses: i) The JTB thesis as a definition of knowledge in general is deficient, as the JTB thesis describes the propositional aspect of knowledge only. But the propositional knowledge - the so-called `knowledge that' - is merely one element among others that has to be recognized in search of a theory of knowledge. ii) The status of the `knowledge that' is derivative and not ultimate. It is derived from the non- propositional knowledge in order to make the non-propositional knowledge communicable to others. The mode of the `knowledge that' is indirect and thus can be stated in the third person point of view only. This ultimate kind of knowledge - the knowledge which the `knowledge that' is derived from - is the non-propositional knowledge. Its mode is direct and hence it is restricted to the first person point of view. Therefore the basis towards a theory of knowledge in general has to be this non-propositional aspect of knowledge. iii) Hence, taking the first two theses for granted, an appropriate theory of knowledge needs an account of the non-propositional knowledge. The MS thesis will accomplish this task.

Congress Report 2009.09-10 (2009)