In this thesis we present the implementation of libraries center.lib and perron.lib for the non-commutative extension Plural of the Computer Algebra System Singular. The library center.lib was designed for the computation of elements of the centralizer of a set of elements and the center of a non-commutative polynomial algebra. It also provides solutions to related problems. The library perron.lib contains a procedure for the computation of relations between a set of pairwise commuting polynomials. The thesis comprises the theory behind the libraries, aspects of the implementation and some applications of the developed algorithms. Moreover, we provide extensive benchmarks for the computation of elements of the center. Some of our examples were never computed before.
Ever since Mark Weiser’s vision of Ubiquitous Computing the importance of context has increased in the computer science domain. Future Ambient Intelligent Environments will assist humans in their everyday activities, even without them being constantly aware of it. Objects in such environments will have small computers embedded into them which have the ability to predict human needs from the current context and adapt their behavior accordingly. This vision equally applies to future production environments. In modern factories workers and technical staff members are confronted with a multitude of devices from various manufacturers, all with different user interfaces, interaction concepts and degrees of complexity. Production processes are highly dynamic, whole modules can be exchanged or restructured. Both factors force users to continuously change their mental model of the environment. This complicates their workflows and leads to avoidable user errors or slips in judgement. In an Ambient Intelligent Production Environment these challenges have to be approached. The SmartMote is a universal control device for ambient intelligent production environments like the SmartFactoryKL. It copes with the problems mentioned above by integrating all the user interfaces into a single, holistic and mobile device. Following an automated Model-Based User Interface Development (MBUID) process it generates a fully functional graphical user interface from an abstract task-based description of the environment during run-time. This work introduces an approach to integrating context, namely the user’s location, as an adaptation basis into the MBUID process. A Context Model is specified, which stores location information in a formal and precise way. Connected sensors continuously update the model with new values. The model is complemented by a reasoning component which uses an extensible set of rules. These rules are used to derive more abstract context information from basic sensor data and for providing this information to the MBUID process. The feasibility of the approach is shown by using the example of Interaction Zones, which let developers describe different task models depending on the user’s location. Using the context model to determine when a user enters or leaves a zone, the generator can adapt the graphical user interface accordingly. Context-awareness and the potential to adapt to the current context of use are key requirements of applications in ambient intelligent environments. The approach presented here provides a clear procedure and extension scheme for the consideration of additional context types. As context has significant influence on the overall User Experience, this results not only in a better usefulness, but also in an improved usability of the SmartMote.
The scope of this diploma thesis is to examine the four generations of asset pricing models and the corresponding volatility dynamics which have been devepoled so far. We proceed as follows: In chapter 1 we give a short repetition of the Black-Scholes first generation model which assumes a constant volatility and we show that volatility should not be modeled as constant by examining statistical data and introducing the notion of implied volatility. In chapter 2, we examine the simplest models that are able to produce smiles or skews - local volatility models. These are called second generation models. Local volatility models model the volatility as a function of the stock price and time. We start with the work of Dupire, show how local volatility models can be calibrated and end with a detailed discussion of the constant elasticity of volatility model. Chapter 3 focuses on the Heston model which represents the class of the stochastic volatility models, which assume that the volatility itself is driven by a stochastic process. These are called third generation models. We introduce the model structure, derive a partial differential pricing equation, give a closed-form solution for European calls by solving this equation and explain how the model is calibrated. The last part of chapter 3 then deals with the limits and the mis-specifications of the Heston model, in particular for recent exotic options like reverse cliquets, Accumulators or Napoleons. In chapter 4 we then introduce the Bergomi forward variance model which is called fourth generation model as a consequence of the limits of the Heston model explained in chapter 3. The Bergomi model is a stochastic local volatility model - the spot price is modeled as a constant elasticity of volatility diffusion and its volatility parameters are functions of the so called forward variances which are specified as stochastic processes. We start with the model specification, derive a partial differential pricing equation, show how the model has to be calibrated and end with pricing examples and a concluding discussion.
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.
Das Futtersuchverhalten von Blattschneiderameisen (BSA) weist zwei Besonderheiten auf, die bislang nicht mit der Theorie des optimalen Nahrungserwerbs in Übereinstimmung gebracht werden konnten: sie (i) verlassen ihre Nahrungspflanzen frühzeitig bevor diese komplett entlaubt sind und (ii) ernten Bäume in beträchtlicher Distanz , obwohl conspezifische Bäume (mit scheinbar gleicher Blattqualität) näher am Nest liegen. Eine mögliche kausale Erklärung bietet die Hypothese induzierter Pflanzenabwehr (induced-defence hypothesis), durch welche die beobachteten Futtersuchmuster als zeitlich und räumlich dynamisches Mosaik aus induzierter, wenig induzierter und nicht induzierter Pflanzenabwehr in Pflanzenindividuen und Pflanzenteilen zu verstehen wären. In diesem Kontext war es das Ziel meiner Diplomarbeit zu klären ob und mit welcher Wirkung herbivorieinduzierte Pflanzenvolatile (HIPVs) von BSA perzipiert werden. Der Fokus lag dabei auf der jeweils spezifischen Rolle der beiden symbiontischen Partner des BSA-Systems (Ameisen und Pilz) und möglichen Interaktionen zwischen ihnen. Im ersten Untersuchungsabschnitt wurden Atta colombica-Arbeiterinnen in olfaktometrischen Wahlexperimenten mit einzelnen Komponenten und dem naturgetreuen Mix der HIPVs der Limabohne (Phaseolus lunatus) konfrontiert. Da hierbei kein Eintrag induzierter Blätter in die Kolonie stattfand, blieb der symbiotische Pilz unbeeinflusst von den HIPVs. Um andererseits spezifisch die Reaktion des Pilzpartners auf die HIPVs der Limabohne zu beurteilen, wurden Wachstumsassays mit Kulturen des Gartenpilzes Leucoagaricus gongylophorus durchgeführt. Zentrale Ergebnisse meiner Untersuchung waren: (1) BSA-Arbeiterinnen zeigten im Olfaktometer keine Reaktion auf verschiedene Konzentrationen der Limabohnen-HIPVs (Abb. 1); (2) Hingegen konnten für eine Reihe von HIPVs antimykotische Eigenschaften auf den symbiotischen Pilz nachgewiesen werden (Abb. 2). Im Lichte dieser Ergebnisse sind viele bisher publizierte Hinweise auf die repellente Wirkung von HIPV-Komponenten auf BSA-Kolonien/Arbeiterinnen (Aigner 2007, Tremmel 2008) nur dann zu verstehen, wenn man sie als eine nachträgliche, vom symbiotischen Pilz vermittelte‚ verzögerte Ablehnung (so genannte delayed rejection hypothesis, sensu Knapp et al 1990) interpretiert. Pilz-inhibierende Substanzen werden dabei zunächst von BSA- Arbeiterinnen in die Kolonie eingetragen und zu einem späteren Zeitpunkt abgelehnt. Die vorliegende Studie kann somit als Unterstützung der induced-defence hypothesis gelten.
This work is concerned with dynamic flow problems, especially maximal dynamic flows and earliest arrival flows - also called universally maximal flows. First of all, a survey of known results about existence, computation and approximation of earliest arrival flows is given. For the special case of series-parallel graphs a polynomial algorithm for computing maximal dynamic flows is presented and this maximal dynamic flow is proven to be an earliest arrival flow.
Obwohl in mikrobiologischen Hochsicherheitslaboratorien einzelne Methoden des Risikomanagements durch gesetzliche Vorgaben verankert sind bzw. aufgrund von negativen Erfahrungen mit Laborinfektionen und prospektiver Sicherheitsforschung eingeführt wurden, fehlt bisher meist ein systematischer Riskomanagementansatz. Eine Möglichkeit zur Implementierung von „Risikomanagement als Führungsprozess” mittels der neuen, generischen Norm ISO 31000 „Risk management - Principles and guidelines” sollte in dieser Arbeit auf seine Eignung für ein Hochsicherheitslabor betrachtet werden. Dabei zeigte sich am konkreten Beispiel, dass durch die aktuelle Einführung eines QM-Systems die für ein Risikomanagementsystem notwendigen Strukturen prinzipiell vorhanden sind und genutzt werden können, aber dennoch ein erheblicher Schulungsbedarf bei den Mitarbeitern hinsichtlich methodischer Kompetenzen bestehen dürfte. Trotz theoretisch guter Integrierbarkeit des Risikomanagements in das QM-System würde die Einführung ein mittelfristiges, personalintensives Projekt darstellen. Als erfolgskritische Faktoren für die Einführung wurden weiterhin die Unterstützung durch die Leitung des Labors und die Entwicklung einer adäquaten, offenen Risikokultur identifiziert. Die Öffnung einer eher hierarchisch geprägten Organisationskultur würde ebenfalls Zeit kosten und wäre wahrscheinlich nicht ohne externe Beratung zu bewältigen. Erst dann könnte die gewünschte Risikokultur verwirklicht werden. Der grundlegende Wunsch zu einem veränderten Management im Labor ist aber auf allen Ebenen des betrachteten Forschungsinstituts spürbar, auch die Laborleitung unterstützt partizipative Elemente explizit. Das Rahmenwerk für ein Risikomanagementsystem wurde daher entworfen und in seinen Elementen für ein Hochsicherheitslabor betrachtet. Die jeweilige Ausgestaltung sollte durch eine Projektgruppe entwickelt werden. Dies stellt aufgrund der guten Erfahrungen mit Projektarbeit im betrachteten Institut keine relevante Hürde dar. Es erscheint daher möglich, mit der künftigen ISO 31000 (unter Zuhilfenahme verwandter Dokumente), ein Risikomanagementsystem für ein mikrobiologisches Hochsicherheitslabor einzuführen.
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.
The goal of a multicriteria program is to explore different possibilities and their respective compromises which adequately represent the nondominated set. An exact description will in most cases fail because the number of efficient solutions is either too large or even infinite. We approximate the nondominated by computing a finite collection of nondominated points. Different ideas have been applied, including nonnegative weighted scalarization, Tchebycheff weighted scalarization, block norms and epsilon-constraints. Block norms are the building blocks for the inner and outer approximation algorithms proposed by Klamroth. We review these algorithms and propose three different variants. However, block norm based algorithms require to solve a sequence of subproblems, the number of subproblems becomes relatively high for six criteria and even intractable for real applications with nine criteria. Thus, we use bilevel linear programming to derive an approximation algorithm. We finally analyze and compare the approximation quality, running time and numerical convergence of the proposed methods.
JSR 170 spezifiziert die Java Content Repository (JCR) Schnittstelle. Diese Schnittstelle wird als Standard im Bereich Web-Anwendungen und Content Management akzeptiert. Sie gliedert sich in Level 1 (lesender Zugriff) and Level 2 (Lese- und Schreibzugriffe) und beschreibt darüber hinaus vier weitere optionale Funktionen. Das in JSR 170 beschriebene hierarchische Datenmodell weist starke Analogie zu XML auf. Jedoch verwenden die meisten JCR-Implementierungen relationale Datenbanken. Durch native XML Datenbanken, wie XTC, können XML-Daten effizient verwaltet werden. Diese Arbeit beschreibt das Design und die Implementierung eines Level 2 JCRs, welches alle Anforderungen an die Persistenz mit Hilfe von DOM und XQuery Operationen auf XML-Dokumenten in XTC erfüllt. Die optionalen FuJSR 170 spezifiziert die Java Content Repository (JCR) Schnittstelle. Diese Schnittstelle wird als Standard im Bereich Web-Anwendungen und Content Management akzeptiert. Sie gliedert sich in Level 1 (lesender Zugriff) und Level 2 (Lese- und Schreibzugriffe) und beschreibt darüber hinaus vier weitere optionale Funktionen. Das in JSR 170 beschriebene hierarchische Datenmodell weist starke Analogie zu XML auf. Jedoch verwenden die meisten JCR-Implementierungen relationale Datenbanken. Durch native XML Datenbanken, wie XTC, können XML-Daten effizient verwaltet werden. Diese Arbeit beschreibt das Design und die Implementierung eines Level 2 JCRs, welches alle Anforderungen an die Persistenz mit Hilfe von DOM und XQuery Operationen auf XML-Dokumenten in XTC erfüllt. Die optionalen Funktionen “Versionierung” und “Transaktionen” werden ebenfalls unterstützt. Um die Implementierung zu testen werden zwei Demo-Anwendungen (Blog & Wiki) entwickelt und Vergleichstests gegen die Referenzimplementierung angestellt.
Computation of the central elements and centralizers of sets of elements in non-commutative polynomial algebras
(2006)
