Leibniz University Hannover
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Molecular tools and strain development of marine microalgae for the production of triterpenes
No full textTriterpene sind Naturstoffe mit vielfältiger Anwendung, beispielsweise als bioaktive Komponenten in der kosmetischen und pharmazeutischen Industrie. Ihre gegenwärtige Gewinnung geht jedoch mit einer zerstörerischen Nutzung mariner Ressourcen einher oder konkurriert mit der Nahrungsmittelproduktion. Thraustochytriden sind marine Eukaryoten aus der Klasse der Labyrinthulomycetes, welche aufgrund ihres heterotrophen Wachstums hohe Zelldichten erreichen und bereits industriell zur Produktion mehrfach ungesättigter Fettsäuren eingesetzt werden. Die Fähigkeit einiger Stämme zur Akkumulation von Triterpenen wie Squalen ist ebenfalls beschrieben. Trotz ihres biotechnologischen Potentials sind die molekularbiologischen Werkzeuge für die gentechnische Modifikation von Thraustochytriden bislang begrenzt. In dieser Arbeit wurde ein effizienter Transformationsansatz für den Thraustochytridenstamm Aurantiochytrium limacinum SR21 etabliert. Durch Optimierung der Elektroporations-bedingungen und Vorbehandlung der Zellen konnte eine reproduzierbare Methode zur genetischen Manipulation etabliert werden. Die Integration der Expressionskassetten erfolgte dabei gezielt durch homologe Rekombination in die 18S ribosomale DNA. Der Transformationserfolg wurde durch Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und Sequenzierung des PCR-Produkts bestätigt. Basierend auf diesem Transformationsprotokoll haben Projektpartner rekombinante A. limacinum Stämme generiert, welche potentielle Stammverbesserungen zur Steigerung der Squalenproduktion enthielten. Die generierten Stämme wurden hinsichtlich ihrer Wachstumseigenschaften und Squalenproduktion charakterisiert. Der Stamm A. limacinum SR21 18S::Shble-SQS, welcher das Gen der Squalensynthase überexprimierte, zeigte eine 2,1-fache Steigerung des Squalengehalts (2,77 mg/g) und eine 1,7-fache Erhöhung der Ausbeute (37,9 mg/L) im Vergleich zum Wildtyp. Schlüsselenzyme des Triterpenoidstoffwechsels, darunter die HMG-CoA-Reduktase (HMGR) und Squalensynthase (SQS), wurden in verschiedenen Thraustochytridenstämmen identifiziert. Die heterologe Proteinproduktion in Escherichia coli ermöglichte erstmals die biochemische Charakterisierung dieser Enzyme aus Thraustochytriden, wobei für die membranständige SQS verschiedene Kürzungsvarianten entwickelt wurden, um die Proteinlöslichkeit zu verbessern. Die in dieser Arbeit etablierten molekularbiologischen Werkzeuge und gewonnenen Erkenntnisse über die Enzyme des Terpenstoffwechsels bilden eine wichtige Grundlage für die zukünftige Optimierung von Thraustochytriden zur nachhaltigen Produktion von Triterpenen.Triterpenes are natural products with a wide range of applications, for example as bioactive compounds in the cosmetics and pharmaceutical industries. However, their current extraction is associated with the destructive use of marine resources or competes with food production. Thraustochytrids are marine eukaryotes of the Labyrinthulomycetes class, which reach high cell densities due to their heterotrophic growth and are already used industrially for the production of polyunsaturated fatty acids. The ability of some strains to accumulate triterpenes such as squalene has also been described. Despite their biotechnological potential, the molecular biological tools for the genetic modification of thraustochytrids are so far limited.
In this work, an efficient transformation protocol for the thraustochytrid strain Aurantiochytrium limacinum SR21 was established. By optimizing the electroporation conditions and pretreatment of the cells, a reproducible method for genetic manipulation was established. The targeted integration of the expression cassettes was carried out by homologous recombination into the 18S ribosomal DNA. The success of the transformation was confirmed by polymerase chain reaction (PCR) and sequencing of the PCR product. Based on this transformation protocol, project partners generated recombinant A. limacinum strains containing potential strain enhancements to increase squalene production. The generated strains were characterized for their growth characteristics and squalene production. The strain A. limacinum SR21 18
Innovation and Resilience Through Bio-artifacts and Circular Design
No full textResearch exchange and doctoral training by CTRL+JUNK LAB at Università Iuav di Venezia and the Territorial Design group at Leibniz University Hannover.
Bridging the fields of design, architecture, and territorial planning, the Laboratory of Survival project explores how creative approaches can regenerate environments, communities, and economies through bio-artefacts and circular design. Developed in collaboration with Università Iuav di Venezia and Leibniz University Hannover, the project captures the dialogue between urban transformation and working with nature, and between research and practice. From Hyperlocal Design and regenerative visions of Venice to collective eco-innovation and circular tools for architecture, the essays and research projects reveal a landscape of emerging ideas, charting a path from material design to territorial resilience, where each project’s act becomes part of a laboratory for survival. At once visionary and grounded, this volume shows that the future of circularity lies not only in recycling materials, but in reimagining relationships between people, places, and the planet
Parka® Has No Effects on Cuticle Deposition, Strain Relaxation, Water Movement, or Cracking of Sweet Cherry Fruit
No full textRain cracking is a severe problem for producers of sweet cherry fruit. With the aim of reducing fruit cracking, a number of different proprietary products are applied as whole canopy sprays but with variable success. Parka® is a product believed to function as a cuticle supplement. The objective of this study was to determine the effects of Parka® on cuticle deposition, strain relaxation, water movement, and fruit cracking. Cracking was quantified following simulated rain in a green house and using classical cracking assays. Fruit mass increases sigmoidally with time between 36 and 105 d after full bloom (DAFB). Cuticle synthesis and deposition—quantified as the amount of13 C-oleic acid incorporated into the cutin fraction—occurs only during stage I and II development and not thereafter. There were no effects of Parka® applied at stage I (petal fall) and at early stage III (straw yellow) on the mass of the cuticular membrane (CM) or of the dewaxed CM (DCM) in the cheek region of a range of sweet cherry cultivars including Annabella, Hedelfinger, Regina, Sam, Schneiders, and Sweetheart. In the stylar end region, the effects were variable. The wax mass per unit area was unaffected. Multiple applications of Parka® (12 times in weekly intervals beginning 14 DAFB) increased CM and DCM mass per unit area in the cheek and the stylar scar region; the effect on wax mass was significant only in the cheek region. There was no effect of Parka® on strain relaxation of the cuticle following excision of the epidermal segment and isolation of the CM. Multiple sprays of Parka® (12 times) left heavy spray deposits in all regions of the fruit surface. When applied only twice, light spray deposits were observed. With few exceptions, Parka® had no effects on water uptake flow rates or water flux densities or cracking. When whole trees were sprayed with Parka® and later exposed to simulated rain in a fog chamber, 12 Parka® applications increased cracking in one year of two, while two Parka® applications had no effect at all. Parka® sprays had no effect on the permeance of polycarbonate films to water vapor. Based on our results Parka® does not function as a cuticle supplement in sweet cherry
Grenzschichttransition auf schräg angeströmten real anisotropen Oberflächenstrukturen
No full textThe performance of aircraft engines significantly depends on the condition of the airfoils. During
operation, they are subjected to mechanical stress in combination with oxidation and corrosion,
deposits, abrasion wear, and subsequent regeneration, resulting in complex surface structures. An
optical height measurement of the blade’s surface reveals that the complexity of the surface varies,
depending on the position in the engine and on the respective blade. Spatially stochastic (isotropic)
or directional (anisotropic) structures are observed. Simple transition and turbulence models are
essential for a quantitative and efficient prediction of the influence of complex surface roughness,
especially in multi-stage modules. Current models use the roughness parameter of the equivalent
sand-grain roughness. However, the complexity of the measured surface roughness cannot be
sufficiently modelled using the latter. As a consequence, there are still significant quantitative
differences in the prediction of the boundary-layer transition compared to experimental results.
In this work, the local boundary-layer effect of isotropic and anisotropic surface structures in
laminar boundary layers is investigated experimentally and a necessary extension of previously
used transition models is derived. The main focus, though, is not on the exact representation
of the physical processes, but on capturing the effect of anisotropic surface structures within a
relevant operational range for aircraft engine compressors and turbines. A recalibration of an
existing transition model for isotropic surfaces is the first step. This reduces the deviation in
predicting the local stability of laminar boundary layers for isotropic surface roughness from
11% to 4%. Subsequently, the transition model, extended to include anisotropic structures, in
combination with an existing turbulence model allows a prediction of the effect of anisotropic
surface structures on the boundary-layer transition. The model modifications are implemented in
the flow solver TRACE.
A validation of the developed transition model for real complex roughness shows a more precise
prediction of integral losses over a larger operational range compared to the existing transition
model for isotropic roughness. The validation includes turbine cascades as well as the application
of the model in a multistage axial turbine. Based on a multi-stage high-pressure compressor, a
final numerical investigation of the applicability of the extended transition model demonstrates
that a consideration of the anisotropic surface structures leads to a different loss behaviour in
comparison with the pure isotropic treatment of the surface roughness.Die Leistung von Flugzeugtriebwerken hängt maßgeblich mit dem Zustand der Triebwerksschaufeln
zusammen. Diese erfahren durch den Betrieb eine mechanische Belastung in Kombination
mit Oxidation und Korrosion, Ablagerungen, Abrieb und sich wiederholenden Regenerationsmaßnahmen.
Die Folge sind komplexe Oberflächenstrukturen. Optische Höhenprofilmessungen der
Schaufelprofiloberflächen zeigen, dass sich je nach Position der Schaufel im Triebwerk und auf
der Schaufel selbst unterschiedlich komplexe Strukturen, die räumlich ungerichteten (isotropen)
oder gerichteten (anisotropen) Charakter aufweisen, ausbilden. Für eine quantitative und effiziente
Vorhersage des Einflusses komplexer Rauheiten auf die Profilverluste sind, insbesondere
in mehrstufigen Komponenten, vereinfachte Transitions- und Turbulenzmodelle unerlässlich.
Aktuelle Modelle nutzen den Rauheitsparameter der äquivalenten Sandkornrauheit zur Berücksichtigung
einer rauen Oberfläche in der Strömungssimulation. Allerdings kann die Komplexität
der gemessenen Oberflächenrauheiten damit noch nicht ausreichend abgebildet werden. Dadurch
lassen sich noch deutliche quantitative Unterschiede in der Vorhersage der Transition im Vergleich
mit experimentellen Ergebnissen feststellen.
In dieser Arbeit wird der lokale Grenzschichteffekt isotroper und anisotroper Oberflächenstrukturen
in laminaren Grenzschichten experimentell nachgewiesen und daraus eine notwendige
Erweiterung bisher eingesetzter Transitionsmodelle abgeleitet. Dabei steht jedoch nicht die
exakte Abbildung der physikalischen Vorgänge im Vordergrund, sondern eine Modellierung des
Einflusses anisotroper Oberflächenstrukturen im für Flugtriebwerksverdichter und –turbinen
relevanten Arbeitsbereich. Zunächst findet eine Rekalibrierung eines für isotrope Oberflächen
bestehenden Transitionsmodells statt. Durch die Rekalibrierung reduziert sich die Abweichung in
der Vorhersage der lokalen laminaren Grenzschichtstabilität bei isotroper Oberflächenrauheit
von 11% auf 4%. Anschließend ermöglicht das um anisotrope Strukturen erweiterte Transitionsmodell
in Kombination mit einem verbreiteten, industriell genutzten Turbulenzmodell eine
Vorhersage des Einflusses anisotroper Oberflächenstrukturen auf die Grenzschichttransition. Die
Modellanpassungen werden im Strömungslöser TRACE implementiert.
Eine Validierung des erweiterten Transitionsmodells zeigt eine präzisere Vorhersage der integralen
Verluste über einen größeren Arbeitsbereich unter dem Einfluss real komplexer Oberflächenstrukturen
im Vergleich zum bestehenden Transitionsmodell für isotrope Rauheiten. Die
Validierung umfasst sowohl einzelne Turbinengitter als auch die Anwendung des Modells in einer
mehrstufigen Axialturbine. Eine abschließende numerische Untersuchung zur Anwendbarkeit
des erweiterten Transitionsmodells verdeutlicht anhand eines mehrstufigen Hochdruckverdichters,
dass eine Berücksichtigung der anisotropen Oberflächenstrukturen zu einem veränderten
Verlustverhalten gegenüber der einfachen isotropen Betrachtung der Oberflächenrauheit führt
GNSS Feature Maps — Robust Lane-level Accurate GNSS Navigation in Urban Trenches
No full textThe demand for high accuracy and high integrity positioning using the Global Navigation Satellite System (GNSS) sensor is on the rise, as GNSS is the only observation system capable of providing absolute positioning information. However, all GNSS positioning strategies are sensitive to the operating environment, posing a substantial challenge in fulfilling the localization requirements of autonomous vehicles, particularly in dense urban areas. The primary error source for GNSS-based vehicle positioning in these areas is the reception of multipath signals – combinations of direct and reflected signals – and NLOS (Non-Line-of-Sight) signals, which are only reflected signals that reach the antenna. These signals can cause significant inaccuracies in vehicle position estimation regardless of the GNSS positioning technique used. To address multipath and NLOS errors, two primary strategies have been developed. One is 3DMA (3D-Mapping-Aided) GNSS, which improves urban GNSS navigation by utilizing 3D city models. Another involves using robust estimation strategies that include all observations but reduce the impact of erroneous observations on the positioning solution through various robust loss functions. However, these techniques have limitations, such as an overly conservative down-weighting of observations, lack of robustness for highly contaminated data, the need of additional 3D city model information or computationally intensive algorithms.
In this thesis, two innovative strategies are proposed to improve GNSS-based navigation in urban trenches, building upon existing multipath mitigation strategies for single, static stations (i.e., utilizing the ground-track repeatability of ranging errors) with the objective of generating a GNSS Feature Map tailored for automotive applications. The thesis discusses all critical aspects of the map generation process in detail, including the coordinate information serving as foundation of the map, its resolution in longitudinal, lateral and vertical direction, and an in-depth evaluation of the GNSS ranging error similarity. The final product is a GNSS Feature Map consisting of satellite visibility information or pseudorange residual information for all satellite positions in a regular grid along a selected trajectory. The performance of employing various robust loss functions for computing the observation weights based on map information is theoretically evaluated through a Monte-Carlo simulation. In this context, the HG-estimator, an adapted robust estimator, is introduced. Simulation results for multi-GNSS SPP (Single Point Positioning) demonstrate that when prior knowledge of ranging errors is applied to compute observation weights, a 3D position error of around 2 m is achieved even if 70 % of the observations have a standard deviation of 100 m. The map information is further incorporated into an extended Kalman filter (EKF) framework for GNSS RTK (Real-time Kinematic) positioning, allowing either the exclusion of potential NLOS satellites or the adaption of robust estimation techniques. The evaluation and validation of these strategies are carried out based on two kinematic automotive experiments, located in a medium and deep urban trench, respectively. The impact of GNSS Feature Map information is assessed by means of typical GNSS performance parameters, such as accuracy, integrity and ambiguity resolution. Improvements of 54 % and 79 %, and 60 % and 64 % in horizontal and vertical accuracy for the medium and deep urban trenches, respectively, are achieved when applying the HG-estimator with map information. Consequently, lane keeping and lane determination accuracy requirements are met. The integrity and reliable ambiguity resolution are significantly enhanced, which leads to an overall more robust state estimation. By combining the map information with raw data from different receiver grades, the hardware independence is successfully proven. Finally, the results are compared to receiver-internal RTK solutions, yielding a significant improvement in the deep urban trench.Die Nachfrage nach einer hochgenauen und zuverlässigen Positionsbestimmung mittels des Global Navigation Satellite System (GNSS)-Sensors steigt, da GNSS das einzige Beobachtungssystem ist, das absolute Positionsdaten liefern kann. Allerdings sind alle GNSS-Positionierungsstrategien sensitiv gegenüber der Umgebung, was eine Herausforderung bei der Erfüllung der Lokalisierungsanforderungen autonomer Fahrzeuge darstellt, insbesondere in dichten Stadtgebieten. Die Hauptfehlerquelle für die GNSS-basierte Fahrzeugortung in diesen Gebieten ist der Empfang von Mehrwegesignalen – Kombinationen aus direkten und reflektierten Signalen – und NLOS-Signalen (Non-Line-of-Sight), bei denen es sich nur um reflektierte Signale handelt, die die Antenne erreichen. Zur Behebung dieser Fehler wurden zwei Hauptstrategien entwickelt. Die eine ist 3D-Mapping-Aided (3DMA) GNSS, das die GNSS-Navigation in Städten durch die Verwendung von 3D-Stadtmodellen verbessert. Zum anderen werden robuste Schätzstrategien verwendet, die alle Beobachtungen einbeziehen, aber die Auswirkungen fehlerhafter Beobachtungen auf die Positionierungslösung durch verschiedene robuste Verlustfunktionen reduzieren. Diese Verfahren weisen jedoch Einschränkungen auf, wie z. B. eine zu konservative Herabgewichtung, mangelnde Robustheit bei stark kontaminierten Daten, die Notwendigkeit zusätzlicher Gebäudemodellinformationen oder rechenintensive Algorithmen.
In dieser Arbeit werden zwei innovative Strategien zur Verbesserung der GNSS-Navigation in städtischen Gräben vorgeschlagen, die auf bestehenden Strategien zur Verringerung von Mehrwegeffekten für statische Stationen aufbauen, mit dem Ziel, eine Karte zu erstellen, die im Automobilbereich anwendbar ist. In dieser Arbeit werden alle kritischen Aspekte des Kartenerstellungsprozesses erörtert, einschließlich der Koordinaten, ihrer Auflösung in Längs-, Quer- und Vertikalrichtung, sowie einer Bewertung der Ähnlichkeit der GNSS-Entfernungsfehler. Das Endprodukt ist eine GNSS-Merkmalskarte, die aus Sichtbarkeitsinformationen oder Entfernungsfehlern für alle Satellitenpositionen in einem regelmäßigen Gitter entlang einer ausgewählten Trajektorie besteht. Die Leistung der verschiedenen robusten Verlustfunktionen zur Berechnung der Beobachtungsgewichte aus Karteninformationen wird durch eine Monte-Carlo-Simulation bewertet. In diesem Kontext wird der HG-Schätzer eingeführt, ein angepasster robuster Schätzer. Simulationsergebnisse für Multi-GNSS SPP (Single Point Positioning) zeigen, dass ein 3D-Positionsfehler von etwa 2 m erreicht wird, selbst wenn 70 % der Beobachtungen eine Standardabweichung von 100 m aufweisen, wenn Vorwissen über Entfernungsfehler verwendet wird. Diese Karteninformationen werden in einen extended Kalman-Filter (EKF) für die RTK-Positionierung (Real-Time Kinematic) integriert, was entweder den Ausschluss von NLOS-Satelliten oder die Anpassung robuster Schätzverfahren ermöglicht. Die Bewertung und Validierung dieser Strategien erfolgt anhand von zwei kinematischen Experimenten in einem mittleren bzw. tiefen städtischen Graben. Die Auswirkungen der GNSS-Merkmalskarte werden anhand typischer Parameter wie Genauigkeit, Integrität und Mehrdeutigkeitsauflösung bewertet. Verbesserungen von 54 % und 79 % sowie 60 % und 64 % bei der horizontalen und vertikalen Genauigkeit für den mittleren bzw. tiefen städtischen Graben werden durch die Anwendung des HG-Schätzers mit Karteninformationen erreicht. Folglich werden die Anforderungen an Fahrspurhaltungs- und Fahrspurbestimmungs-Anwendungen erfüllt. Die Integrität und die zuverlässige Auflösung von Mehrdeutigkeiten werden erheblich verbessert, was zu einer insgesamt robusteren Zustandsschätzung führt. Durch die Anwendung der Karteninformationen auf Rohdaten von verschiedenen Empfängertypen wird die Hardwareunabhängigkeit erfolgreich nachgewiesen. Schließlich werden die Ergebnisse mit empfängerinternen RTK-Lösungen verglichen, was zu einer signifikanten Verbesserung in tiefen städtischen Gräben führt
Address-Space Views: A Kernel Concept for Thread-Level Memory Polymorphism
No full textThis thesis introduces address-space views, a novel operating-system primitive that enables efficient, context-specific code adaptation at runtime. Address-space views are variants of an address space that are mostly identical to the original but may differ in user-defined unshared regions. The individual threads of a process can freely migrate between its address-space views. Internally, these views are synchronized, shallow clones of the page-table hierarchy—similar to the clones created by the fork system call. Unlike forked address spaces, however, views do not diverge from one another except in the explicitly unshared regions. Moreover, they remain attached to the same process. Via code modifications in the unshared regions, address-space views make it possible to realize thread-level runtime polymorphism—that is, the adaptation of the program's behavior or properties according to the dynamic context. Since the mechanism works directly at the virtual-memory layer, it is flexible, language-agnostic, and highly efficient. This thesis presents implementations of the concept in the Linux kernel and the DragonFly BSD kernel, plus a Linux variant that applies the concept to the kernel itself rather than to user-space processes. Three case studies explore the concept's practicality, benefits, and trade-offs. The first case study uses address-space views for the wait-free injection of live patches into running programs. State-of-the-art live-patching techniques require a global quiescent state before a patch can be applied. The new wait-free method creates a dedicated address-space view, applies the patch concurrently, and then migrates individual threads into the patched view without having to stop them. This eliminates downtime, service-quality degradation, and potential concurrency hazards. An evaluation of six server programs (OpenLDAP, Apache, Memcached, Samba, MariaDB, and Node.js) shows significant improvements in service quality for the wait-free approach compared to a conventional approach, which causes tail latencies that are up to 41 times higher. The second case study utilizes address-space views to enhance dynamic debloating, a technique that eliminates unused code at runtime, thereby reducing the attack surface and preventing code-reuse attacks. Existing debloating methods must consider all threads when eliminating code. With address-space views, debloating can be performed for each thread independently, which drastically increases elimination rates. An evaluation with two server applications (Memcached and MariaDB) reveals very high code-removal ratios, ranging from 90% to 98%, and shows that both programs are immune to an automated code-reuse attack performed in the study. The third case study shows how address-space views can improve source-level debugging in the Linux kernel in terms of performance and user experience: They enable fast, thread-specific breakpoints and can be used to provide additional, unoptimized function variants that offer more comprehensive debug information.Diese Arbeit führt das Konzept der Adressraumsichten ein, eine neuartige Betriebssystem-Primitive für effiziente, kontextspezifische Code-Adaption zur Laufzeit. Adressraumsichten sind größtenteils identische Varianten eines Adressraums, die sich aber in benutzerdefinierten, sogenannten nicht geteilten Regionen unterscheiden können. Die Threads eines Prozesses können frei zwischen Adressraumsichten migrieren. Implementiert sind diese Sichten als synchronisierte flache Klone der Seitentabellen-Hierarchie, ähnlich wie sie im Fork-Systemaufruf erstellt werden. Im Gegensatz zu Fork-Adressräumen können Sichten aber nicht voneinander divergieren, abgesehen von den explizit nicht geteilten Regionen. Außerdem bleiben sie demselben Prozess zugeordnet. Mittels Code-Modifikationen in den nicht geteilten Regionen erlauben Adressraumsichten die Realisierung von Thread-basiertem Laufzeit-Polymorphismus, also der Adaption des Programmverhaltens oder der Programmeigenschaften abhängig vom dynamischen Kontext. Die direkte Umsetzung auf der Ebene des virtuellen Speichers macht den Ansatz flexibel, unabhängig von der Programmiersprache und hocheffizient. Die Arbeit beschreibt die Implementierung der Adressraumsichten-Primitive im Linux-Kernel und im DargonFly-BSD-Kernel, sowie eine Linux-Implementierung für die Umsetzung des Konzepts für den Kernel selbst statt für User-Space-Prozesse. Es werden drei Fallstudien vorgestellt, welche die Anwendbarkeit und die Vor- und Nachteile der Adressraumsichten-Primitive zeigen. Die erste Fallstudie verwendet Adressraumsichten für die wartefreie Injektion von Live-Patches in laufende Programme. Herkömmliche Methoden benötigen einen globalen Zustand vollkommenen Stillstands, bevor der Live-Patch eingespielt werden kann. Die neue wartefreie Methode hingegen nutzt eine Adressraumsicht, um den Live-Patch nebenläufig einzuspielen und die Threads danach individuell in diese gepatchte Sicht zu überführen, ohne sie anhalten zu müssen. So entfallen Downtime, Einbußen der Service-Qualität und die Gefahr von Nebenläufigkeitsfehlern. Eine Evaluation mit sechs Server-Programmen (OpenLDAP, Apache, Memcached, Samba, MariaDB und Node.js) zeigt überwiegend deutliche Verbesserungen der Service-Qualität beim wartefreien Live-Patching im Vergleich zu einem herkömmlichen Ansatz, welcher bis zu 41-fach höhere Tail-Latenzen verursacht. Die zweite Fallstudie nutzt Adressraumsichten zur Verbesserung von dynamischem Debloating, einer Methode zur Eliminierung von ungenutztem Code zur Laufzeit, um die Angriffsfläche zu reduzieren und Code-Reuse-Attacken zu verhindern. Bisherige dynamische Debloating-Ansätze müssen immer alle Threads bei der Eliminierung von ungenutztem Code beachten. Mit Adressraumsichten kann das Debloating für jeden Thread unabhängig durchgeführt werden, was die Eliminierungsergebnisse drastisch erhöht. Eine Evaluation mit zwei Server-Applikationen (Memcached und MariaDB) bestätigt sehr hohe Code-Eliminierungsraten zwischen 90% und 98% und zeigt, dass die beiden Zielprogramme immun gegen einen automatisierten Code-Reuse-Angriff sind. Die dritte Fallstudie zeigt, wie Adressraumsichten das Source-Level-Debugging im Linux-Kernel in Hinblick auf Performance und Nutzererfahrung verbessern können: Sie erlauben schnelle, Thread-spezifische Breakpoints und können benutzt werden, um zusätzliche, nicht optimierte Funktionsvarianten bereitzustellen, die reichhaltigere Debug-Informationen bieten
Experimentalpoetik. Jakob Michael Reinhold Lenz im anthropologischen und ästhetischen Kontext
No full textDie Dissertation untersucht die anthropologischen und ästhetischen Standpunkte, die Jakob Michael Reinhold Lenz in seinen theoretischen Schriften, poetischen Texten und in seinem Briefwechsel der 1770er Jahre artikuliert. Im Mittelpunkt stehen seine Überlegungen zum Konzept menschlicher Freiheit, seine Bestimmungen der Begriffe ›Denken‹, ›Handeln‹ und ›Leiden‹ sowie seine poetologischen Positionen zu zentralen zeitgenössischen Fragestellungen hinsichtlich der Konstruktion neuer Heldenfiguren und der Beschaffenheit ästhetischer Erfahrung.
Anstelle einer synchronisierenden Lesart sämtlicher Lenzscher Äußerungen aus dieser Zeit kombiniert die Arbeit Close Readings ausgewählter Texte (insbesondere Über die Natur unsers Geistes, Anmerkungen übers Theater, Pandämonium Germanikum und die Werther-Briefe) mit gezielten Kontextanalysen anthropologischer und poetologischer Diskurse der zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts. Diese reichen von der in Halle initiierten anthropologischen Wende um 1750, über die Formulierung des Problems der Freiheitsantinomie um 1769/70 bei Kant – dessen Vorlesungen Lenz als Student in Königsberg zwischen Herbst 1768 und Frühjahr 1771 besuchte – bis hin zu Schillers Konzepten des Erhabenen und der ästhetischen Erziehung in der Weimarer Klassik.
Im Hinblick auf Lenz zeigt die Untersuchung, dass es ab etwa 1775 zu einer markanten Verschiebung innerhalb seiner anthropologischen und ästhetischen Positionierung kommt. Sie ist verbunden mit seiner Neubestimmung des Leidens als Bedingung individueller (Selbst-)Bewusstwerdung sowie mit der Annahme einer nur experimentell erfahrbaren Freiheit des ganzen Menschen. Diese anthropologische Neuausrichtung führt, so die zentrale These der Arbeit, zu den experimentalpoetischen Entwürfen der Jahre 1775 bis 1777.This dissertation examines the anthropological and aesthetic positions articulated by Jakob Michael Reinhold Lenz in his theoretical writings, poetic texts, and correspondence from the 1770s. Particular attention is paid to his reflections on the concept of human freedom, his definitions of thinking, acting, and suffering, as well as his poetics in relation to central contemporary questions concerning the construction of new heroic figures and the nature of aesthetic experience.
Rather than adopting the conventional approach of synchronizing all of Lenz’s statements from this period, the study combines close readings of selected texts (especially Über die Natur unsers Geistes, Anmerkungen übers Theater, Pandämonium Germanikum, and the Werther Letters) with targeted contextual analyses of anthropological and poetological discourses from the second half of the 18th century. These range from the anthropological turn initiated in Halle around 1750, through the emergence of the problem of the antinomy of freedom in Kant around 1769/70 — whose lectures Lenz attended in Königsberg between autumn 1768 and spring 1771 — to Schiller’s concepts of the sublime and aesthetic education during the classical period.
With regard to Lenz, the study demonstrates that from around 1775 onward, a marked shift occurs in his anthropological and aesthetic positioning. This shift is linked to his redefinition of suffering as a condition for individual (self-)consciousness, as well as to his conception of a freedom that can only be experienced experimentally and encompasses the whole human being. According to the central thesis of this dissertation, this development leads to his experimental-poetic projects of the years 1775 to 1777