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Mitteilungsblatt der Universität Koblenz-Landau, Nr. 5/2021
No full textSatzung zur Festsetzung der Normwerte für den Ausbildungsaufwand
(Curricularnormwerte) der Universität Koblenz-Landau
Satzung zur Festsetzung von Zulassungszahlen an der Universität Koblenz-Landau – Campus Koblenz für das Studienjahr 2021/2022
Satzung zur Festsetzung von Zulassungszahlen an der Universität Koblenz-Landau – Campus Landau für das Studienjahr 2021/2022
Erste Ordnung zur Änderung der Prüfungsordnung für den Bachelorstudiengang „Psychologie“ des Fachbereichs Psychologie der Universität Koblenz-Landau,
Campus Landau
Neunte Ordnung zur Änderung der Gemeinsamen Prüfungsordnung für den Bachelorstudiengang und den Masterstudiengang „Psychologie“ des Fachbereichs Psychologie der Universität Koblenz-Landau, Campus Landa
Mitteilungsblatt der Universität Koblenz-Landau, Nr. 2/2021
No full text1. Satzung zur Änderung der Satzung über die Leitung und die innere Struktur wissenschaftlicher Einrichtungen und Betriebseinheiten der Universität Koblenz-Landau
1. Satzung zur Änderung der Satzung über die Verleihung der Bezeichnung außerplanmäßige Professorin oder außerplanmäßiger Professor der Universität Koblenz-Landau
1. Ordnung zur Änderung der Grundordnung der Universität Koblenz-Landa
Ess-Manieren. Etikette und Abweichung
No full textDas Bulletin Esskulturen ist aus dem Verbundprojekt „Esskulturen. Objekte, Praktiken, Semantiken“ hervorgegangen, das im Rahmen der Förderlinie „Sprache der Objekte“ von September 2018 bis August 2021 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert wird. In jeder Ausgabe bildet ein Objekt der Stiftung Bürgerliche Wohnkultur, Sammlung Alex Poignard (Landesmuseum Koblenz) den Ausgangspunkt für eine interdisziplinäre Auseinandersetzung mit unterschiedlichen soziokulturellen Fragen rund um das Thema Essen.
Ess-Manieren. Etikette und Abweichung,
Bulletin Esskulturen, 2. Jahrgang 2020, Mappe III, Faszikel 13-18
Inhalt der Ausgabe
Petra Habrock-Henrich, Der Serviettenring. Funktionsbesteckteil mit Symbolkraft, Dekorations- und Sammlungsobjekt
Clemens Albrecht, Trotzdem. Die paradoxalen Grundlagen der Essmanieren
Albrecht Classen, Tischzuchten und höfisches Verhalten im Mittelalter. Essen als soziales Ereignis
Susanne Enderwitz, Tischmanieren im Kontext. Futuwa und zarf im mittelalterlichen Islam
Gianluca Cavelti/Thomas Schmid, Tischsitten im Kontext institutioneller Erziehung
Maximilian Rünker, Mehr als Zu(-)Schauen. Popcornessen und die Körperlichkeit des Kinos
Impressu
Monitoring Enterprise Collaboration Platform Change and the Building of Digital Transformation Capabilities: An Information Infrastructure Perspective
No full textEnterprise collaboration platforms are increasingly gaining importance in organisations. Integrating groupware functionality and enterprise social software (ESS), they have substantially been transforming everyday work in organisations. While traditional collaboration systems have been studied in Computer Supported Cooperative Work (CSCW) for many years, the large-scale, infrastructural and heterogeneous nature of enterprise collaboration platforms remains uncharted. Enterprise collaboration platforms are embedded into organisations’ digital workplace and come with a high degree of complexity, ambiguity, and generativity. When introduced, they are empty shells with no pre-determined purposes of use. They afford interpretive flexibility, and thus are shaping and being shaped by and in their social context. Outcomes and benefits emerge and evolve over time in an open-ended process and as the digital platform is designed through use. In order to make the most of the platform and associated continuous digital transformation, organisations have to develop the necessary competencies and capabilities.
Extant literature on enterprise collaboration platforms has proliferated and provide valuable insights on diverse topics, such as implementation strategies, adoption hurdles, or collaboration use cases, however, they tend to disregard their evolvability and related multiple time frames and settings. Thus, this research aims to identify, investigate, and theorise the ways that enterprise collaboration platforms are changing over time and space and the ways that organisations build digital transformation capabilities. To address this research aim two different case study types are conducted: i) in-depth longitudinal qualitative case study, where case narratives and visualisations capturing hard-to-summarise complexities in the enterprise collaboration platform evolution are developed and ii) multiple-case studies to capture, investigate, and compare cross-case elements that contribute to the shaping of enterprise collaboration platforms in different medium-sized and large organisations from a range of industries. Empirical data is captured and investigated through a multi-method research design (incl. focus groups, surveys, in-depth interviews, literature reviews, qualitative content analysis, descriptive statistics) with shifting units of analysis. The findings reveal unique change routes with unanticipated outcomes and transformations, context-specific change strategies to deal with multiple challenges (e.g. GDPR, works council, developments in the technological field, competing systems, integration of blue-collar workers), co-existing platform uses, and various interacting actors from the immediate setting and broader context. The interpretation draws on information infrastructure (II) as a theoretical lens and related sociotechnical concepts and perspectives (incl. inscriptions, social worlds, biography of artefacts). Iteratively, a conceptual model of the building of digital transformation capabilities is developed, integrating the insights gained from the study of enterprise collaboration platform change and developed monitoring change tools (e.g. MoBeC framework). It assists researchers and practitioners in understanding the building of digital transformation capabilities from a theoretical and practical viewpoint and organisations implement the depicted knowledge in their unique digital transformation processes
Rudolf Virchows Vorstellungen von einer human-bürgerlichen Krankenpflege in der Zeit des preußischen Kulturkampfes : Über die Auseinandersetzungen im Preußischen Haus der Abgeordneten zwischen Rudolf Virchow, dem Kultusministerium und der Zentrumspartei über die katholischen Krankenpflegeorden
No full textRudolf Virchows Vorstellungen von einer human-bürgerlichen Krankenpflege in der Zeit des preußischen Kulturkampfes
Über die Auseinandersetzungen im Preußischen Haus der Abgeordneten zwischen Rudolf Virchow, dem Kultusministerium und der Zentrumspartei über die katholischen Kranken-pflegeorden – von Hilmar Conrad
Der Mediziner und liberale Abgeordnete des Preußischen Hauses der Abgeordneten Rudolf Virchow ist vielen bekannt für den Satz „‹Omnis cellula e cellula›“1, aus seinem Werk ‚Die Zellularpathologie‘. Er wies mit diesem Lehrsatz und der zugrundeliegenden Forschung nach, dass Zellen in Morphologie und Funktion die kleinste Einheit des menschlichen Körpers sind.2 Der spätere Medizinprofessor wurde am 13. Oktober 1821 in Schivelbein geboren und verstarb am 5. September 1902 in Berlin. Das Jahr 1848 ist in zweierlei Hinsicht als Schicksalsjahr für Virchow zu betrachten. Er war in dieser Zeit Militärarzt und wurde in diesem Winter 1847/48 von der preußischen Regierung nach Ober-schlesien entsendet, wo eine Typhus-Epidemie wütete. Sein Auftrag war die wissenschaftliche Analyse der Geschehnisse. An seinem 80. Geburtstag sagte er über diese Reise: „Jene 16 Tage in Oberschlesien, 1848, waren das entscheidende Ereignis meines Lebens.“3 Es war Revolution in Berlin und dort zurück, nahm er an den Kämpfen für Demokratie teil.4 Im Bericht über seine Reise schlussfolgerte er, dass zur Prävention einer solchen Seuche in Oberschlesien Demokratisierung und Bildung für die Bevölkerung notwendig seien – das war der Beginn der Sozialmedizin. Ab 1859 war er Berliner Stadtverordneter und ab 1861 Mitglied des Preußischen Abgeordnetenhauses für die linksliberale Deutsche Fortschrittspartei, die er zusammen mit Mitstreitern gegründet hatte. Von 1880 bis 1893 war er Abgeordneter im Deutschen Reichstag.5 Für ihn war „[d]ie Medizin […] eine soziale Wissenschaft, und die Politik ist weiter nichts als Medizin im Großen.“6
Was diese Person also so spannend macht, ist, dass sie gleich zwei relevanten Gruppen angehörte, welche einflussreich über die Krankenpflege sprachen: die der Politik und die der Ärzte.
Rudolf Virchow forderte am 9. November 1869 auf dem Kongress der deutschen Frauenvereine in Berlin eine Pflege, die sich außerhalb der Kirchen organisieren solle:
„Organisiren wir ganz und gar ausserhalb der kirchlichen Organisation, organisiren wir ganz innerhalb der bürgerlichen Gesellschaft als solcher, nach rein menschlichen Aufgaben, ohne irgend einen weiteren Nebenzweck.“7
Was Virchow hier forderte ist eine Hinwendung zum ‚Humanen‘8, wie er es nannte und auch in mehreren Debatten im Abgeordnetenhaus erläuterte. Dies überrascht nicht, war er doch maßgeblich am Kulturkampf im Parlament beteiligt und ein vehementer Verfechter der Säkularisierung.9 Das wissenschaftlich relevante Problem an dieser Stelle ist Virchows zentrale Äußerungen über die Krankenpflege im Kontext der geführten Debatten im Preußischen Abgeordnetenhaus darzustellen. Die wissenschaftliche Literatur geht hierbei, nur sehr oberflächlich auf das vor- und hinterher Gesagte ein, obwohl es sich um Debatten handelt. Und hier zeigt sich auch die Relevanz der Arbeit. Natürlich liegt das Interesse darauf, Virchows Vorstellungen über die Krankenpflege anhand seiner Beiträge im Preußischen Haus der Abgeordneten nachzuvollziehen, aber eben auch nachzuzeichnen, wie sich die gesamten Debatten um die Krankenpflege, in denen sich Virchow bewegte, zugetragen hatten.
Demnach ist das Erkenntnisinteresse dieser Arbeit herauszuarbeiten, welche Ansichten Rudolf Virchow über die Krankenpflege seiner Zeit hatte, wie er sie im Preußischen Haus der Abgeordneten verteidigte, wie sich die Ansichten seiner politischen Gegner und der preußischen Regierung dazu verhielten sowie daraus folgend, wie die Debatten über die Krankenpflege im Preußischen Abgeordnetenhaus verliefen.
1 Virchow, zit. n. Schipperges (1994): Rudolf Virchow, S. 58.
2 Schipperges (2008): Virchow, Rudolf (Ludwig Carl), S. 257.
3 Andree (2006): Rudolf Virchow (1821–1902) im Spannungsfeld von Glauben, Kirche und Staat, S. 99.
4 Vgl. ebd., S. 99–100.
5 Vgl. Schipperges (2008): Virchow, Rudolf (Ludwig Carl), S. 257–258.
6 Schipperges (1994): Rudolf Virchow, S. 113. Im Original kursiv.
7 Virchow (1879): Die berufsmässige Ausbildung zur Krankenpflege, auch ausserhalb der kirchlichen Organisationen, S. 49. Im Original gesperrt.
8 Vgl. Virchow (1875): Rede im Preußischen Abgeordnetenhaus, Berlin. 8. Mai 1875, S. 207.
9 Vgl. Virchow (1873): Rede im Preußischen Abgeordnetenhaus, Berlin. 17. Januar 1873, S. 359
Influence of anthropogenic disturbance on the diversity of flora and vegetation of Cyamudongo rainforest, the adjacent forestry plots and the Western Nyungwe main forest block
Get PDFHuman population pressure increased with the population growth around the NNP and Cyamudongo with disturbance impacts on the forests isolating populations into fragments and today, Cyamudongo natural forest is located a way at a distance of at least 8.5 km horizontal distance to Nyungwe main block with a surface area estimated at 300 ha. Under Cyamudongo project implementation, there was a need to understand how the flora diversity responded to human imposed challenges and to forest restoration initiatives. Three physiognomic landscapes forest were identified and considered for three phases of vegetation survey in Cyamudongo and related to the closest area of Nyungwe main block. In this study, 15 transects were laid in each physiognomic forest landscape and 10 and 5 plots were set respectively in Cyamudongo and Gasumo study area. In total, 315 phytosociological relevés were performed and the Braun-Blanquet methods used for three times vegetation surveys. Species life-forms and chorophyte were evaluated and tree species dbh and height have been measured. Data were subjected to different statistical analyses using different softwares such as PAST, R 3.5.2, and SPSS. The mapping was done using Arc GIS and the Multi-Spectral Remote Sensing used to find NDVI for the vegetation classification.
NDVI trends showed that there has been fluctuations in vegetation classifications of the studied area. In this study, 494 vascular plant species from 106 families were harbored in the study area and distributed differently among forest landscapes and study phases. Although, 43.54% were common to Cyamudongo and Gasumo landscapes while 48.54 % of species diversity were hold only by Cyamudongo and 7.92% confined to Gasumo and 12 in total were found new records for Rwanda while several others suspected require detailed research for identification showing how the flora diversity of Cyamudongo is of special interest and extremely important for discoveries.
The finding of the study on diversity indices, the PCA, CA and the Cluster analysis, all statistical analyses (MANOVA, ANOVA) and life form spectra unanimously showed that the anthropogenic disturbance shaped the vegetation cover, the floristic composition, the species diversity, the forest landscapes community structure, the life form spectrum and the phytoclimate of Cyamudongo and Gasumo forest landscapes. Although, the vegetation analysis couldn’t clearly identify communities and sub-communities at the initial and final vegetation surveys and cluster groups were heterogeneous as well as overlapping and species associations not clearly defined due to the high level of similarities in species composition among forest landscapes and vegetation surveys. The species diversity was found high in secondary forest and Gasumo landscape forest and low in the primary forest and the buffer zone of Cyamudongo and the disturbance with gaps openings was found to be associated to the species diversity with a seasonal variation. The patterns of dbh for the buffer zone and of the size classes of all landscapes with an inverted ‘J’ indicated a healthy regeneration in the forest landscapes and tree species explained a good regeneration and recruitment capacity. Different shapes in the pattern of dbh with respectively an inverted ‘J’, ‘J ‘and ‘U’ for the buffer zone, primary and together the secondary and Gasumo forest landscapes indicated differences in the landscapes health and degree of regeneration and recruitment capacity.
Findings from differents measuements showed at which extend human activities have shaped the flora diversity and structure of forest landcapes studied. For instance, disturbances due human activities were daily oberved and trees were logged by neighboring communities such as Batwa populations at Cyamudongo and local populations at Gasumo. Some species were evenly observed targeted for their barks such as Ocotea usambarensis, Parinari excelsa for medicines and many others for their wood quality, fire wood collection and for agricultural purposes.
In the period of Cyamudongo project implementation, important achievements included the increase of forest biomass and therefore the photosynthetic capacity and the evapotranspiration potential that influence the rainfall regime; the regulation of weather conditions and then species diversity; supporting local communities and limiting human activities; raising awareness on conservation and protection of biodiversity and improving of living conditions of neighboring populations by providing paid employment and so to restore to the Cyamudongo forest ecosystem functions. Moreover, Cyamudongo forest remains vulnerable as surrounded by local communities with a high population pressure relying on forest resources for its survival. Cyamudongo harbors a high level of endemism and is a small hotspot for biodiversity conservation. It is therefore recommended to strengthen conservation and protection measures and continue the support of local communities
Implementation and Improvement of Metal-Film Phase Plates for Single-Particle Cryo-EM
No full textOver the past few decades, Single-Particle Analysis (SPA), in combination with cryo-transmission electron microscopy, has evolved into one of the leading technologies for structural analysis of biological macromolecules. It allows the investigation of biological structures in a close to native state at the molecular level. Within the last five years the achievable resolution of SPA surpassed 2°A and is now approaching atomic resolution, which so far has only been possible with Xray crystallography in a far from native environment. One remaining problem of Cryo-Electron Microscopy (cryo-EM) is the weak image contrast. Since the introduction of cryo-EM in the 1980s phase plates have been investigated as a potential tool to overcome these contrast limitations. Until now, technical problems and instrumental deficiencies have made the use of phase plates difficult; an automated workflow, crucial for the acquisition of 1000s of micrographs needed for SPA, was not possible. In this thesis, a new Zernike-type Phase Plate (PP) was developed and investigated. Freestanding metal films were used as a PP material to overcome the ageing and contamination problems of standard carbon-based PPs. Several experiments, evaluating and testing various metals, ended with iridium as the best-suited material. A thorough investigation of the properties of iridium PP followed in the second part of this thesis. One key outcome is a new operation mode, the rocking PP. By using this rocking-mode, fringing artifacts, another obstacle of Zernike PPs, could be solved. In the last part of this work, acquisition and reconstruction of SPA data of apoferritin was performed using the iridium PP in rocking-mode. A special semi-automated workflow for the acquisition of PP data was developed and tested. The recorded PP data was compared to an additional reference dataset without a PP, acquired following a conventional workflow.In den vergangenen Jahrzehnten haben sich Einzelpartikelanalyse (EPA) und Kryotransmissionselektronenmikroskopie(Kryo-EM) zu einer der führenden Technologien für die strukturelle Analyse von biologischen Makromolekülen entwickelt. Dies erlaubt die Untersuchung biologischer Strukturen in einem möglichst naturgetreuen Zustand auf molekularer Ebene. In den letzten fünf Jahren überwand die EPA erstmals die Auflösungsgrenze von 2°A und erreichte somit atomare Auflösung, was bislang nur mittels Röntgenkristallographie möglich war. Ein bestehendes Problem der Kryo-EM ist der schwache Bildkontrast. Seit der Einführung der Kryo-EM in den 1980er Jahren, wurde an Phasenplatten als mögliches Werkzeug, zur Verbesserung des Bildkontrasts geforscht. Hier limitierten immer technische Probleme bei der Herstellung oder geräteseitige Limitierungen, wie z.B. Hysterese der Linsen, den erfolgreichen Einsatz solcher Phasenplatten. Insbesondere ein automatisierter Arbeitsablauf für die Steuerung des Mikroskops und die Aufnahme der Bilder ließ sich nie realisieren. In dieser Doktorarbeit wurde eine neue Zernike-Phasenplatte entwickelt und untersucht. Freistehende Metallfilme dienten als Phasenplattenmaterial, um Alterungsund Kontaminationsprobleme der bislang üblichen kohlenstoffbasierten Phasenplatten zu überwinden. In ersten Experimenten zur Materialwahl wurde Iridium als geeignetes Metall identifiziert. Der zweite Teil der Arbeit behandelt die Untersuchung der Iridium-Phasenplatten hinsichtlich ihrer Eigenschaften und ihrem Verhalten im Elektronenmikroskop. Ein Resultat dieser Experimente ist der sogenannte rocking-Modus, bei dem die Phasenplatte während der Aufnahme bewegt wird und wodurch sich Streuungs- und andere Artefakte, die bei den Zernike-Phasenplatten üblicherweise auftreten, verhindern oder deutlich reduzieren ließen. Die Entwicklung eines angepassten Workflow ermöglichte die Aufnahme von EPADatens ätzen mit Phasenplatte über mehrere Tage. Für die Evaluierung der Phasenplattendaten wurden Datensätze von Apoferritin mit und ohne Phasenplatte aufgenommen und miteinander verglichen
Method development for the quantification of pharmaceuticals in aqueous environmental matrices
No full textAs a consequence of the world population increase and the resulting water scarcity, water quality is the object of growing attention. In that context, organic anthropogenic molecules — often defined as micropollutants— represent a threat for water resources. Among them, pharmaceuticals are the object of particular concerns due to their permanent discharge, their increasing consumption and their effect-based structures. Pharmaceuticals are mainly introduced in the environment via wastewater treatment plants (WWTPs), along with their metabolites and the on-site formed transformation products (TPs). Once in the aquatic environment, they partition between the different environmental compartments in particular the aqueous phase, suspended particulate matter(SPM) and biota. In the last decades, pharmaceuticals have been widely investigated in the water phase. However, extreme polar pharmaceuticals have rarely been monitored due to the lack of robust analytical methods. Moreover, metabolites and TPs have seldom been included in routine analysis methods although their environmental relevance is proven. Furthermore, pharmaceuticals have been only sporadically investigated in SPM and biota and adequate multi-residue methods are lacking to obtain comprehensive results about their occurrence in these matrices. This thesis endeavors to cover these gaps of knowledge by the development of generic multi-residue methods for pharmaceuticals determination in the water phase, SPM and biota and to evaluate the occurrence and partition of pharmaceuticals into these compartments. For a complete overview, a particular focus was laid on extreme polar pharmaceuticals, pharmaceutical metabolites and TPs. In total, three innovative multi-residue methods were developed, they include analytes covering a broad range of physico-chemical properties. First, a reliable multi-residue method was developed for the analysis of extreme polar pharmaceuticals, metabolites and TPs dissolved in water. The selected analytes covered a significant range of elevated polarity and the method would be easily expendable to further analytes. This versatility could be achieved by the utilization of freeze-drying as sample preparation and zwitterionic hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) in gradient elution mode. The suitability of HILIC chromatography to simultaneously quantify a large range of micropollutants in aqueous environmental samples was thoroughly studied. Several limitations were pointed out: a very complex and time-consuming method development, a very high sensitivity with regards to modification of the acetonitrile to water ratio in the eluent or the diluent and high positive matrix effects for certain analytes. However, these limitations can be overcome by the utilization of a precise protocol and appropriate labeled internal standards. They are overmatched by the benefits of HILIC which permits the chromatographic separation of extreme polar micropollutants. Investigation of environmental samples showed elevated concentrations of the analytes in the water phase. In particular, gabapentin, metformin, guanylurea and oxypurinol were measured at concentrations in the µg/L range in surface water. Subsequently, a reliable multi-residue method was established for the determination of 57 pharmaceuticals, 47 metabolites and TPs sorbed to SPM down to the low ng/g range. This method was conceived to cover a large range of polarity in particular with the inclusion of extreme polar pharmaceuticals. The extraction procedure was based on pressurized liquid extraction (PLE) followed by a clean-up via solvent exchange and detection via direct injection-reversed-phase LC-MS/MS and freeze-drying HILIC-MS/MS. Pharmaceutical sorption was examined using laboratory experiments. Derived distribution coefficients Kd varied by five orders of magnitude among the analytes and confirmed a high sorption potential for positively charged and nonpolar pharmaceuticals. The occurrence of pharmaceuticals in German rivers SPM was evaluated by the investigation of annual composite SPM samples taken at four sites at the river Rhine and one site at the river Saar between the years 2005 and 2015. It revealed the ubiquitous presence of pharmaceuticals sorbed to SPM in these rivers. In particular, positively charged analytes, even very polar and nonpolar pharmaceuticals showed appreciable concentrations. For many pharmaceuticals, a distinct correlation was observed between the annual quantities consumed in Germany and the concentrations measured in SPM. Studies of composite SPM spatial distribution permitted to get hints about specific industrial discharge by comparing the pollution pattern along the river. For the first time, these results showed the potential of SPM for the monitoring of positively charged and nonpolar pharmaceuticals in surface water. Finally, a reliable and generic multi residue method was developed to investigate 35 pharmaceuticals and 28 metabolites and TPs in fish plasma, fish liver and fish fillet. For this matrix, it was very challenging to develop an adequate clean-up allowing for the sufficient separation of the matrix disturbances from the analytes. In the final method, fish tissue extraction was performed by cell disruption followed by a non-discriminating clean-up based on silica gel solid-phase extraction(SPE) and restrictive access media (RAM) chromatography. Application of the developed method to the measurement of bream and carp tissues from German rivers revealed that even polar micropollutants such as pharmaceuticals are ubiquitously present in fish tissues. In total, 17 analytes were detected for the first time in fish tissues, including 10 metabolites/TPs. The importance of monitoring metabolites and TPs in fish tissues was confirmed with their detection at similar concentrations as their parents. Liver and fillet were shown to be appropriate for the monitoring of pharmaceuticals in fish, whereas plasma is more inconvenient due to very low concentrations and collection difficulties. Elevated concentrations of certain metabolites suggest possible formation of human metabolites in fish. Measured concentrations indicate a low bioaccumulation potential for pharmaceuticals in fish tissues.Als Folge des Weltbevölkerungswachstums und des daraus resultierenden Wassermangels ist das Thema Wasserqualität zunehmend im Fokus der Öffentlichkeit. In diesem Kontext stellen anthropogene organische Stoffe - oft als Mikroschadstoffe bezeichnet - eine Bedrohung für die Wasserressourcen dar. Besonders Pharmazeutika werden aufgrund ihrer permanenten Einleitung, ihres steigenden Verbrauchs und ihrer wirkungsbasierten Strukturen mit besonderer Besorgnis diskutiert. Pharmazeutika werden hauptsächlich über Kläranlagen in die Umwelt eingeleitet, zusammen mit ihren Metaboliten und den vor Ort gebildeten Transformationsprodukten (TPs). Wenn sie die aquatische Umwelt erreichen, verteilen sie sich zwischen den verschiedenen Umweltkompartimenten, insbesondere der Wasserphase, Schwebstoffen (SPM) und Biota. In den letzten Jahrzehnten wurden Pharmazeutika in der Wasserphase umfassend untersucht. Allerdings wurden extrem polare Pharmazeutika aufgrund des Mangels an robusten Analysemethoden nur selten überwacht. Zudem wurden Metaboliten und TPs selten in Routineanalysemethoden einbezogen, obwohl ihre Umweltrelevanz nachgewiesen ist. Darüber hinaus wurden Pharmazeutika nur sporadisch in SPM und Biota untersucht und es fehlen adäquate Multi-Analyt-Methoden, um umfassende Ergebnisse über ihr Vorkommen in diesen Matrices zu erhalten. Die vorliegende Arbeit wird, diese Wissenslücken durch die Entwicklung generischer Multi-Analyt-Methoden zur Bestimmung von Pharmazeutika in der Wasserphase, SPM und Biota geschlossen und das Vorkommen und die Verteilung von Pharmazeutika in diesen Kompartimenten bewertet. Für einen vollständigen Überblick wurde ein besonderer Schwerpunkt auf polare Pharmazeutika, pharmazeutische Metaboliten und TPs gelegt. Insgesamt wurden drei innovative Multi-Analyt-Methoden entwickelt, deren Analyten ein breites Spektrum an physikalisch-chemischen Eigenschaften abdecken. Zuerst wurde eine zuverlässige Multi-Analyt-Methode entwickelt um extrem polare Pharmazeutika, deren Metaboliten und TPs in wässrigen Umweltproben zu untersuchen. Die ausgewählten Analyten deckten einen signifikanten Bereich erhöhter Polarität ab und die Methode ist leicht um weitere Analyten erweiterbar. Diese Vielseitigkeit konnte durch die Verwendung der Gefriertrocknung als Probenvorbereitung und der zwitterionischen Hydrophile Interaktionschromatographie (HILIC) im Gradientenelutionsmodus erreicht werden. Die Eignung der HILIC-Chromatographie zur gleichzeitigen Quantifizierung einer großen Bandbreite von Mikroschadstoffe in wässrigen Umweltproben wurde gründlich untersucht. Es wurde auf mehrere Einschränkungen hingewiesen: eine sehr komplexe und zeitaufwändige Methodenentwicklung, eine sehr hohe Empfindlichkeit hinsichtlich der Änderung des Acetonitril-Wasser-Verhältnisses im Eluenten oder im Verdünnungsmittel und hohe positive Matrixeffekte für bestimmte Analyten. Diese Einschränkungen können jedoch durch die Verwendung eines präzisen Protokolls und entsprechend markierter interner Standards überwunden werden und werden durch die Vorteile von HILIC, die die chromatographische Trennung von extrem polaren Mikroverunreinigungen ermöglicht, überkompensiert. Die Untersuchung von Umweltproben zeigte erhöhte Konzentrationen der Analyten in der Wasserphase. Insbesondere Gabapentin, Metformin, Guanylharnstoff und Oxypurinol wurden bei Konzentrationen im µg/LBereich im Oberflächenwasser gemessen. Für die Bestimmung von 57 Pharmazeutika und 47 Metaboliten und TPs, die an SPM sorbiert sind, wurde anschließend eine verlässliche Multi-Analyt-Methode etabliert, die eine Quantifizierung bis in den niedrigen ng/g-Bereich erlaubt. Diese Methode wurde konzipiert, um einen großen Polaritätsbereich abzudecken, insbesondere unter Einbeziehung extrem polarer Pharmazeutika. Das Extraktionsverfahren basierte auf einer Druckflüssigkeitsextraktion (PLE), gefolgt von einer Reinigung durch Lösungsmittelaustausch und Detektion durch direkte Injektion-Umkehrphasen-LCMS/MS und Gefriertrocknung-HILIC-MS/MS. Das Sorptionspotential der Pharmazeutika wurde anhand von Laborexperimenten untersucht. Abgeleitete Verteilungskoeffizienten Kd variierten um fünf Größenordnungen unter den Analyten und bestätigten ein hohes Sorptionspotential für positiv geladene und unpolare Pharmazeutika. Das Vorkommen von Pharmazeutika in SPM deutscher Flüsse wurde durch die Untersuchung jährlicher Mischproben bewertet, die zwischen 2005 und 2015 an vier Standorten am Rhein und einem Standort an der Saar entnommen wurden. Dabei zeigte sich das ubiquitäre Vorkommen von an SPM sorbierten Pharmazeutika in diesen Flüssen. Insbesondere positiv geladene Analyten, auch sehr polare und unpolare Pharmazeutika zeigten nennenswerte Konzentrationen. Für viele Pharmazeutika wurde eine deutliche Korrelation zwischen den jährlich in Deutschland konsumierten Mengen und den in SPM gemessenen Konzentrationen festgestellt. Untersuchungen der zusammengesetzten räumlichen Verteilung von SPM erlaubten es, durch den Vergleich der Verschmutzungsmuster entlang des Flusses Hinweise auf spezifische industrielle Einleitungen zu erhalten. Diese Ergebnisse zeigten zum ersten Mal das Potential von SPM für die Überwachung von positiv geladenen und unpolaren Pharmazeutika in Oberflächengewässern. Für Pharmazeutika mit erhöhter Sorptionsaffinität (Kd uber 500 L/kg) erlauben SPM-Analysen sogar die Überwachung niedrigerer Emissionen. Schließlich wurde eine zuverlässige und generische Multi-Analyt-Methode zur Untersuchung von 35 Pharmazeutika und 28 Metaboliten und TPs in Fischplasma, Fischleber und Fischfilet entwickelt. Für diese Matrix war es eine große Herausforderung eine adäquate Aufreinigung zu entwickeln, die eine ausreichende Trennung der störenden Matrix von den Analyten ermöglicht. Bei der endgültigen Methode wurde die Extraktion von Fischgewebe durch Zellaufschluss durchgeführt, gefolgt von einem nicht diskriminierenden Clean-up auf der Basis von Kieselgel-Festphasenextraktion (SPE) und Materialien mit eingeschränkter Zugänglichkeit (RAM). Die Anwendung der entwickelten Methode auf die Messung von Brassen- und Karpfengeweben aus deutschen Flüssen zeigte, dass selbst polare Mikroverunreinigungen wie z.B. Pharmazeutika in Fischgeweben ubiquitär vorhanden sind. Insgesamt wurden 17 Analyten zum ersten Mal in Fischgewebe nachgewiesen, darunter 10 Metaboliten/TPs. Die Bedeutung der Überwachung von Metaboliten und TPs in Fischgeweben wurde durch deren Nachweis in ähnlichen Konzentrationen wie bei ihren Ausgangsstoffe bestätigt. Es zeigte sich, dass Leber und Filet für die Überwachung von Pharmazeutika in Fischen geeignet ¨ sind, während Plasma aufgrund sehr niedriger Konzentrationen und erschwerter Probenahme ungeeignet ist. Erhöhte Konzentrationen bestimmter Metaboliten deuten auf eine mögliche Bildung menschlicher Metaboliten in Fischen hin. Die gemessenen Konzentrationen weisen jedoch auf ein geringes Bioakkumulationspotential für Pharmazeutika in Fischgeweben hin
Performance analysis and optimization of highly diverging algorithms on GPUs
No full textIn this thesis, the performance of the IceCube projects photon propagation
code (clsim) is optimized. The process of GPU code analysis and perfor-
mance optimization is described in detail. When run on the same hard-
ware, the new version achieves a speedup of about 3x over the original
implementation. Comparing the unmodified code on hardware currently
used by IceCube (NVIDIA GTX 1080) against the optimized version run on
a recent GPU (NVIDIA A100) a speedup of about 9.23x is observed. All
changes made to the code are shown and their performance impact as well
as the implications for simulation accuracy are discussed individually.
The approach taken for optimization is then generalized into a recipe.
Programmers can use it as a guide, when approaching large and complex
GPU programs. In addition, the per warp job-queue, a design pattern used
for load balancing among threads in a CUDA thread block, is discussed in
detail.In dieser Arbeit wird die Geschwindigkeit des Simulationscodes zur Pho-
tonenausbreitung beim IceCube-Projekt (clsim) optimiert. Der Prozess der
GPU-Code-Analyse und Leistungsoptimierung wird im Detail beschrie-
ben. Wenn beide Codes auf der gleichen Hardware ausgeführt werden,
wird ein Speedup von etwa 3x gegenüber der ursprünglichen Implemen-
tierung erreicht. Vergleicht man den unveränderten Code auf der derzeit
von IceCube verwendeten Hardware (NVIDIA GTX 1080) mit der opti-
mierten Version, die auf einer aktuellen GPU (NVIDIA A100) läuft, wird
ein Speedup von etwa 9,23x beobachtet. Alle Änderungen am Code wer-
den vorgestellt und deren Auswirkung auf die Laufzeit und Genauigkeit
der Simulation diskutiert.
Der für die Optimierung verfolgte Weg wird dann in einem Schema
verallgemeinert. Programmierer können es als Leitfaden nutzen, um große
und komplexe GPU-Programme zu optimieren. Darüber hinaus wird die
per warp job-queue, ein Entwurfsmuster für das load balancing innerhalb
eines CUDA-Thread-Blocks, im Detail besprochen
Latency Reduction for Real-Time Rendering and its Application to VR Training Scenarios
Get PDFVirtual Reality ist ein ein Bereich wachsenden Interesses, da es eine besonders intuitive Art der Benutzerinteraktion darstellt. Noch immer wird nach Lösungen zu technischen Problemstellungen gesucht, wie etwa der Latenz zwischen der Nutzereingabe und der Reaktion der Darstellung oder dem Kompromiss zwischen der visuellen Qualität und der erreichten Framerate. Dies gilt insbesondere für visuelle Effekte auf spekularen und halbtransparenten Oberflächen und in Volumen. Eine Lösung stellt das in dieser Arbeit vorgestellte verteilte Rendersystem dar, in dem die Bildsynthese in einen präzisen, aber kostenaufwändigen physikbasierten Renderthread mit niedriger Bildwiederholrate und einen schnellen Reprojektionsthread mit hoher Bildwiederholrate aufgeteilt wird, wodurch die Reaktionsgeschwindigkeit und Interaktivität erhalten bleiben. In diesem Zusammenhang werden zwei neue Reprojektionsverfahren vorgestellt, die einerseits Reflexionen und Refraktionen auf geraytracten Oberflächen und andererseits volumetrische Lichtausbreitung beim Raymarching abdecken. Das vorgestellte Setup kann in verschiedenen Gebieten zum Einsatz kommen um das VR Erlebnis zu verbessern. Im Zuge dieser Arbeit wurden drei innovative Trainingsanwendungen umgesetzt, um den Mehrwert von Virtual Reality im Bezug auf drei Stufen des Lernens zu untersuchen: Beobachtung, Interaktion und Zusammenarbeit. Für jede Stufe wurde ein interdisziplinäres Curriculum, das bislang mit traditionellen Medien unterrichtet wurde, in eine VR Umgebung übertragen, um zu untersuchen, wie gut sich virtuelle Realität als eine natürliche, flexible und effiziente Lernmethode eignet.Virtual reality is a growing field of interest as it provides a particular intuitive way of user-interaction. However, there are still open technical issues regarding latency — the delay between interaction and display reaction — and the trade-off between visual quality and frame-rate of real-time graphics, especially when taking visual effects like specular and semi-transparent surfaces and volumes into account. One solution, a distributed rendering setup, is presented in this thesis, in which the image synthesis is divided into an accurate but costly physically based rendering thread with a low refresh rate and a fast reprojection thread to remain a responsive interactivity with a high frame-rate. Two novel reprojection techniques are proposed that cover reflections and refractions produced by surface ray-tracing as well as volumetric light transport generated by volume ray-marching. The introduced setup can enhance the VR experience within several domains. In this thesis, three innovative training applications have been realized to investigate the added value of virtual reality to the three learning stages of observation, interaction and collaboration. For each stage an interdisciplinary curriculum, currently taught with traditional media, was transferred to a VR setting in order to investigate how virtual reality is capable of providing a natural, flexible and efficient learning environmen