Hochschulbibliothekszentrum des Landes Nordrhein-Westfalen
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Darstellung von Halbschatten durch Verwendung des "Cascaded Linespace"-Verfahrens
No full textDiese Arbeit präsentiert einen Ansatz zur Optimierung der Berechnung von Halbschatten flächiger Lichtquellen. Die Lichtquelle wird durch Sampling uniform abgetastet. Als Datenstruktur wird ein N-tree verwendet, durch den die Strahlen als Paket traversiert werden. Der N-tree speichert in seinen Knoten einen Linespace, der Informationen über Geometrie innerhalb eines Schaftes bietet. Diese Sichtbarkeitsinformation wird als Kriterium für eine Terminierung eines Strahles genutzt. Zusätzlich wird die Grafikkarte (kurz GPU – engl. „graphics processing unit“) zur Beschleunigung durch Parallelisierung benutzt. Die Szene wird zunächst mit OpenGL gerendert und anschließend der Schattenwert für jedes Pixel auf der GPU berechnet. Im Anschluss werden die CPU- und GPU-Implementationen verglichen. Dabei zeigt die GPU-Implementation eine Beschleunigung von 86% gegenüber der CPU-Implementation und bietet eine gute Skalierung mit zunehmender Dreieckszahl. Die Verwendung des Linespace beschleunigt das Verfahren gegenüber der Durchführung von Schnitttests und zeigt für eine große Anzahl an Strahlen keine visuellen Nachteile.This thesis presents an approach to optimizing the computation of soft shadows from area lights. The light source is sampled uniformly by traversing shadow rays as packets through an N-tree. This data structure stores an additional line space for every node. A line space stores precomputed information about geometry inside of shafts from one to another side of the node. This visibility information is used to terminate a ray. Additionally the graphics processing unit (short GPU) is used to speed up the computations through parallelism. The scene is rendered with OpenGL and the shadow value is computed on the GPU for each pixel. Evaluating the implementation shows a performance gain of 86% by comparison to the CPU, if using the GPU implementation. Using the line space instead of triangle intersections also increases the performance. The implementation provides good scaling with an increasing amount of triangles and has no visual disadvantages for many rays
Untersuchungen der Auswirkungen von Abwässern der Olivenölproduktion auf Böden
Get PDFDie (un-)kontrollierte Ausbringung von Abwasser aus der Olivenölproduktion (OMW) kann sich sowohl positiv als auch negativ auf die Bodenqualität auswirken. Dabei stellt unter anderem die Verringerung der Benetzbarkeit des Bodens infolge der Ausbringung ein schwerwiegendes Problem dar. Die Auswirkungen der Ausbringung von Abwässern aus der Olivenölproduktion auf Böden zu charakterisieren und die Mechanismen zu untersuchen, die in Verbindung mit der Veränderung der Qualität der organischen Substanz in Abhängigkeit der klimatischen Bedingungen zu einer verringerten Benetzbarkeit des Bodens führen, war Ziel dieser Arbeit. Zu diesem Zweck wurden in Form einer Screening-Studie die Qualität der organischen Bodensubstanz sowie positive und negative Effekte unkontrollierter Ausbringungen bestimmt. Anschließend wurde ein OMW-behandelter, toniger Lehmboden bei vier unterschiedlichen Bodenfeuchten- und Temperaturen inkubiert und ein Feldexperiment in Israel durchgeführt, um die Auswirkungen der OMW-Ausbringung in Abhängigkeit der klimatischen Bedingungen zu untersuchen. Im Fokus stand dabei die Hypothese, dass unter nass-heißen Bedingungen aufgrund eines zügigen Abbaus der organischen Substanz kaum negative Auswirkungen zu erwarten waren. Zur Überprüfung dieser Hypothese wurden neben allgemeinen Bodenparametern (pH, elektr. Leitfähigkeit, Gesamtkohlenstoff, löslicher organischer Kohlenstoff, spezifische UV-Absorption) phenolische Verbindungen, Kohlenstoffisotopenverhältnis, Wassereindringzeit und Kontaktwinkel sowie thermische Stabilität und Brennwert der labilen und stabilen Kohlenstofffraktion ermittelt.
Zusammenfassend wurde festgestellt, dass die verringerte Benetzbarkeit OMW-behandelter Böden entsprechend dem vorgeschlagenen Mechanismus von den klimatischen Bedingungen und damit dem Ausbringungszeitpunkt abhängt. Unter trocken-heißen Bedingungen war die Benetzbarkeit des Bodens sowohl im Feld als auch im Labor am stärksten beeinträchtigt. Die thermische Analyse zeigt, dass hierfür wahrscheinlich Substanzen der stabilen Kohlenstofffraktion mit erhöhtem Brennwert verantwortlich sind. Mit höherer Temperatur und insbesondere höherer Bodenfeuchte wurde ein zunehmender Abbau der organischen Substanz des OMW in Verbindung mit einer verbesserten Benetzbarkeit beobachtet. Jedoch kann eine zu intensive Bewässerung oder starker Niederschlag, z.B. im Winter, zu einer Auswaschung von phenolischen Inhaltsstoffen des OMW führen, welche eine Gefährdung des Grundwassers darstellen können.
Gleichzeitig hat eine Ausbringung positive Effekte auf den Boden, z.B. durch Zufuhr organischer und anorganischer Nährstoffe. Aufgrund der Ergebnisse stellt die kontrollierte Ausbringung von OMW eine alternative, kostengünstige und nachhaltige Abfallverwendung in Form von Dünger dar. Jedoch sollte, anstatt des bisherigen Ausbringungszeitraumes Winter, das OMW gelagert und erst nach dem letzten Niederschlag am besten unter regelmäßiger Bewässerung ausgebracht werden, um negative Auswirkungen auf den Boden zu vermeiden und von den positiven Effekten zu profitieren.The (un-)controlled application of olive oil mill wastewater (OMW) has positive and negative effects on soil quality. On the one hand it can be used as fertilizer, on the other hand especially the occurrence of soil water repellency is problematic. Due to this fact the objective of this study was to characterize the effects of OMW application on soil and to investigate the mechanisms that are in combination with changes of soil organic matter quality responsible for soil water repellency depending on the climatic conditions.
At first several locations of uncontrolled OMW disposal were screened for positive and negative im-pacts. Then, laboratory incubation experiments and finally a field experiment in Israel were conducted in order to determine the influence of climatic conditions. Besides standard soil parameters (pH, elec-tric conductivity, total carbon, dissolved organic carbon , specific UV-Absorption) it was focused on the determination of phenolic compounds, the carbon isotope ratio, the water drop penetration time and the contact angle as well as the thermal analysis.
This thesis shows that soil water repellency of OMW-polluted soils depends on the climatic conditions, i.e. the application season. In the laboratory as well as in the field the wettability of the soil was strongly reduced under hot and dry conditions. It was observed, that the stable carbon fraction characterized by a high calorific value is responsible for soil water repellency. In particular, amphiphilic substances, e.g. fatty acids, may interact with soil particles as a consequence of drying. On the contrary, no reduc-tion of the wettability of the soil was determined under moist conditions and degradation of organic matter of the OMW was enhanced. Nevertheless, too strong irrigation or rainfall, e.g. in winter, may leach phenolic ingredients of the OMW into the groundwater.
At the same time the application led to an increase of organic and inorganic nutrients, which should be emphasized as a positive effect. Due to these results, a controlled application of olive oil mill wastewater as alternative, low-cost and sustainable treatment option is recommended. But, instead of the current application season winter, the olive mill wastewater should be stored and not be spread before spring in order to avoid negative impacts on the soil
IT-Sicherheitsanalyse von Geschäftsprozessen am Beispiel der Anwendungen "Kommunalwahlen" und "Geldauszahlung am Geldautomaten"
Get PDFDie vorliegende Arbeit bildet den Abschluss eines Forschungspraktikums von Studierenden der Masterstudiengänge Informationsmanagement und Wirtschaftsinformatik unter Betreuung der wissenschaftlichen Mitarbeiterin Daniela Simić-Draws und von Prof. Dr. Rüdiger Grimm. Eine wesentliche Vorlage zu dieser Arbeit war ein Vorgehensmodell zur Sicherheitsanalyse von Geschäftsprozessen, das von D. Simić-Draws im Rahmen ihrer Dissertation erarbeitet wird und zu dessen laufender Verbesserung dieses studentische Forschungspraktikum wertvolle Hinweise liefern konnte. Als Anwendungsbeispiel wurden die sicherheitskritischen Prozesse "Kommunalwahl" und "Geldauszahlung am Bankautomaten" gewählt, weil die Arbeitsgruppe von Prof. Grimm in diesen beiden Anwendungen aus vorhergehender wissenschaftlicher Arbeit Erfahrung gesammelt hat. Insbesondere zum Anwendungsbeispiel "Kommunalwahl" hatte sich dankenswerterweise das Ordnungsamt Koblenz, das für die Kommunalwahlen zuständig ist, unter aktiver Mithilfe ihres Leiters Dirk Urmersbach zur Zusammenarbeit angeboten, so dass dieser Geschäftsprozess wirklichkeitsnah untersucht werden konnte
Techniques for optimized reasoning in description logic knowledge bases
No full textOne of the main goals of the artificial intelligence community is to create machines able to reason with dynamically changing knowledge. To achieve this goal, a multitude of different problems have to be solved, of which many have been addressed in the various sub-disciplines of artificial intelligence, like automated reasoning and machine learning. The thesis at hand focuses on the automated reasoning aspects of these problems and address two of the problems which have to be overcome to reach the afore-mentioned goal, namely 1. the fact that reasoning in logical knowledge bases is intractable and 2. the fact that applying changes to formalized knowledge can easily introduce inconsistencies, which leads to unwanted results in most scenarios.
To ease the intractability of logical reasoning, I suggest to adapt a technique called knowledge compilation, known from propositional logic, to description logic knowledge bases. The basic idea of this technique is to compile the given knowledge base into a normal form which allows to answer queries efficiently. This compilation step is very expensive but has to be performed only once and as soon as the result of this step is used to answer many queries, the expensive compilation step gets worthwhile. In the thesis at hand, I develop a normal form, called linkless normal form, suitable for knowledge compilation for description logic knowledge bases. From a computational point of view, the linkless normal form has very nice properties which are introduced in this thesis.
For the second problem, I focus on changes occurring on the instance level of description logic knowledge bases. I introduce three change operators interesting for these knowledge bases, namely deletion and insertion of assertions as well as repair of inconsistent instance bases. These change operators are defined such that in all three cases, the resulting knowledge base is ensured to be consistent and changes performed to the knowledge base are minimal. This allows us to preserve as much of the original knowledge base as possible. Furthermore, I show how these changes can be applied by using a transformation of the knowledge base.
For both issues I suggest to adapt techniques successfully used in other logics to get promising methods for description logic knowledge bases
Kinematics and Energetics of Swimming Zooplankton
Get PDFThe work presented in this thesis investigated interactions of selected biophysical processes that affect zooplankton ecology at smaller scales. In this endeavour, the extent of changes in swimming behaviour and fluid disturbances produced by swimming Daphnia in response to changing physical environments were quantified. In the first research question addressed within this context, size and energetics of hydrodynamic trails produced by Daphnia swimming in non-stratified still waters were characterized and quantified as a function of organisms’ size and their swimming patterns.
The results revealed that neither size nor the swimming pattern of Daphnia affects the width of induced trails or dissipation rates. Nevertheless, as the size and swimming velocity of the organisms increased, trail volume increased in proportional to the cubic power of Reynolds number, and the biggest trail volume was about 500 times the body volume of the largest daphnids. Larger spatial extent of fluid perturbation and prolonged period to decay caused by bigger trail volumes would play a significant role in zooplankton ecology, e.g. increasing the risk of predation.
The study also found that increased trail volume brought about significantly enhanced total dissipated power at higher Reynolds number, and the magnitudes of total dissipated power observed varied in the range of (1.3-10)X10-9 W.
Furthermore, this study provided strong evidence that swimming speed of Daphnia and total dissipated power in Daphnia trails exceeded those of some other selected zooplankton species.
In recognizing turbulence as an intrinsic environmental perturbation in aquatic habitats, this thesis also examined the response of Daphnia to a range of turbulence flows, which correspond to turbu-lence levels that zooplankton generally encounter in their habitats. Results indicated that within the range of turbulent intensities to which the Daphnia are likely to be exposed in their natural habitats, increasing turbulence compelled the organisms to enhance their swimming activity and swim-ming speed. However, as the turbulence increased to extremely high values (10-4 m2s-3), Daphnia began to withdraw from their active swimming behaviour. Findings of this work also demonstrated that the threshold level of turbulence at which animals start to alleviate from largely active swimming is about 10-6 m2s-3. The study further illustrated that during the intermediate range of turbu-lence; 10-7 - 10-6 m2s-3, kinetic energy dissipation rates in the vicinity of the organisms is consistently one order of magnitude higher than that of the background turbulent flow.
Swarming, a common conspicuous behavioural trait observed in many zooplankton species, is considered to play a significant role in defining freshwater ecology of their habitats from food exploitation, mate encountering to avoiding predators through hydrodynamic flow structures produced by them, therefore, this thesis also investigated implications of Daphnia swarms at varied abundance & swarm densities on their swimming kinematics and induced flow field.
The results showed that Daphnia aggregated in swarms with swarm densities of (1.1-2.3)x103 L-1, which exceeded the abundance densities by two orders of magnitude (i.e. 1.7 - 6.7 L-1). The estimated swarm volume decreased from 52 cm3 to 6.5 cm3, and the mean neighbouring distance dropped from 9.9 to 6.4 body lengths. The findings of this work also showed that mean swimming trajectories were primarily horizontal concentric circles around the light source. Mean flow speeds found to be one order of magnitude lower than the corresponding swimming speeds of Daphnia. Furthermore, this study provided evidences that the flow fields produced by swarming Daphnia differed considerably between unidirectional vortex swarming and bidirectional swimming at low and high abundances respectively
Veranstaltungsverzeichnis - Landau - Wintersemester 2016/17
No full textVorlesungsverzeichnis der Universität Koblenz-Landau, Campus Landau, für das Wintersemester 2016/1
Simulation von alternativen Szenarien des Straßenverkehrs in Muskat
No full textDas Ziel dieser Arbeit war es, durch agentenbasierte Simulation die Unfall- und Verkehrsmodellierung von Oman (Muskat City) unter theoretischen Annahmen darzustellen. TRASS sollte als Grundlage für die Simulationsumgebung genommen werden. Zusätzlich sollten mögliche Gegenmaßnahmen in Bezug auf die hohe Unfallrate vorgeschlagen werden können, die sich durch unterschiedliche Simulationsvarianten ergeben.
Ob die theoretischen Annahmen durch die Simulation in der Realität tatsächlich eine Anwendung finden und umgesetzt werden sollen, war nicht Teil dieser Arbeit.
Zu prüfen war es noch, ob sich drei verschiedene Simulationsvarianten durch die Simulation mit TRASS unterschiedlich darstellen lassen. Die drei Varianten wurden aufgeteilt in Simulationsablauf mit Ampelsteuerung, ohne Ampelsteuerung und schließlich mit Ampelsteuerung, die aber mit einer Wahrscheinlichkeit von 70% ignorieret werden soll. Alle drei Varianten konnten unterschiedliche Ergebnisse liefern. Es wurde gezeigt, dass alle drei Varianten Vor- und Nachteile im Bezug auf Verkehrsfluss und Unfallrate haben.
Nicht zu vernachlässigen ist die Tatsache, dass in dieser Arbeit ausschließlich mit TRASS-Framework modelliert, analysiert und ausgewertet wurde. Alle Potenziale und Defizite fließen somit in den Gesamtrahmen dieser Arbeit ein. Daher ist nach kritischer Betrachtung diese Aussage nur aus einem Blickwinkel betrachtet worden: Zu Grunde lagen die theoretischen Annahmen von Oman und die Modelliergrenzen von TRASS. Um eine vielversprechende Aussage über die tatsächliche Umsetzung der Vorschläge machen zu können, bedarf es noch weitere umfassende Analysen und Simulationen in weitaus größerem Variantenumfang des Verkehrs für Oman.The aim of this work was to present the accident and traffic modeling of Oman (Muskat City) under theoretical assumptions by means of agent-based simulation. TRASS should be taken as the basis for the simulation environment. In addition, possible counter-measures should be proposed with regard to the high accident rate, which result from different simulation variants.
It was not part of this work whether the theoretical assumptions by the simulation should actually be applied and implemented in reality.
It was also necessary to check whether three different simulation variants could be represented differently by TRASS. The three variants were divided into simulation sequence with traffic light control, without traffic light control and finally with traffic light control, which however should be ignored with a probability of 70%. All three variants could produce different results. It has been shown that all three variants have advantages and disadvantages with respect to traffic flow and accident rate.
Not to be neglected is the fact that this work is modeled, analyzed and evaluated exclusively with TRASS framework. All potentials and deficits thus flow into the overall framework of this work. Therefore, after critical observation, this statement was viewed from a single angle only: the theoretical assumptions of Oman and the modeling limits of TRASS. In order to be able to make a promising statement about the actual implementation of the proposals, further comprehensive analyzes and simulations are necessary in a much wider range of variants of transport for Oman
Kommunikation und Praxis. Entwicklung multieffizienter Kommunikationsinstrumente für den Prozess der medizinischen Begutachtung in der Sozialgerichtsarbeit
Get PDFBegutachtungen durch Sachverständige gehören zum alltäglichen Prozess der sozialgerichtlichen Arbeit. Sie nehmen nicht nur einen hohen ökonomischen Stellenwert ein, sondern sind ein entscheidendes Moment im Verfahrensverlauf. Denn Kläger und Beklagte erhoffen sich eine Beurteilung, die die eigenen Interessen stützt und den Ausgang des Verfahrens zur jeweiligen Zufriedenheit leitet. Die Studie am Sozialgericht Düsseldorf aus dem Jahr 2012 "Das rundum gute Gutachten – wie Kohärenz zum Rechtsfrieden beiträgt" zeigt bereits, dass das Gefühl der Beteiligten, den Zusammenhang zwischen sozialgerichtlichem Verfahren und der medizinischen Begutachtung zu erkennen und zu verstehen (Kohärenzerleben), ausschlaggebend für das Ergebnis des Rechtstreits ist. Es werden mehr Rechtsurteile statt einvernehmlicher Lösungen gesprochen und mehr Rechtsmittel eingelegt, wenn das Kohärenzerleben bei den Klägern niedrig ausfällt. Daraus lässt sich prognostizieren, dass eine Förderung von Kohärenz im sozialgerichtlichen Prozess der Begutachtung einen positiven Effekt für die Gerichtsarbeit erzielt. Die Forschung innerhalb dieses Projekts basiert auf den Ergebnissen der o.g. Studie und sucht gestützt von Experteninterviews nach Lösungen, Tools und Konzepten, um Kohärenzerleben im sozialgerichtlichen Alltag zu initialisieren, zu stabilisieren und zu fördern. Bei der Entwicklung von transparenzfördernden Kommunikationsinstrumenten soll insbesondere der multi-effektive Nutzen im Vordergrund stehen: wenig bürokratischer wie ökonomischer Aufwand, bei gleichzeitig hoher Informationsdichte und -Präsenz
Attention dynamics of scientists on the web
Get PDFThis thesis analyzes the online attention towards scientists and their research topics. The studies compare the attention dynamics towards the winners of important scientific prizes with scientists who did not receive a prize. Web signals such as Wikipedia page views, Wikipedia edits, and Google Trends were used as a proxy for online attention. One study focused on the time between the creation of the article about a scientist and their research topics. It was discovered that articles about research topics were created closer to the articles of prize winners than to scientists who did not receive a prize. One possible explanation could be that the research topics are more closely related to the scientist who got an award. This supports that scientists who received the prize introduced the topics to the public. Another study considered the public attention trends towards the related research topics before and after a page of a scientist was created. It was observed that after a page about a scientist was created, research topics of prize winners received more attention than the topics of scientists who did not receive a prize. Furthermore, it was demonstrated that Nobel Prize winners get a lower amount of attention before receiving the prize than the potential nominees from the list of Citation Laureates of Thompson Reuters. Also, their popularity is going down faster after receiving it. It was also shown that it is difficult to predict the prize winners based on the attention dynamics towards them.Diese Arbeit betrachtet die Online-Aufmerksamkeit gegenüber Forschern und deren Forschungsthemen. Die enthaltenen Studien vergleichen die Aufmerksamkeitsdynamiken gegenüber Gewinnern wichtiger Forschungspreise mit Forschern die keinen Preis erhalten haben. Web-Signale wie Wikipedia Seitenaufrufe, Editierungen von Wikipedia-Artikeln und Google Trends wurden als Proxy für Online-Aufmerksamkeit verwendet. Dabei wurde herausgefunden, dass Wikipedia-Artikel über die Forschungsthemen von Gewinnern zeitnahe zum Artikel über den Gewinner erstellt wurden. Eine mögliche Erklärung hierfür könnte sein, dass die Forschungsthemen in einer engeren Beziehung zu den Gewinnern stehen. Dies würde die These unterstützen, dass Gewinner ihr Forschungsgebiet eingeführt haben. Zusätzlich wuchs die Online-Aufmerksamkeit gegenüber den Forschungsthemen von Gewinnern nach dem Tag an dem der Artikel über den Forscher erstellt wurde. Daraus kann abgeleitet werden, dass Themen von Gewinnern beliebter sind als die Themen von Forschern die keinen Preis erhalten haben. Des Weiteren wurde gezeigt, dass Gewinner des Nobelpreises vor der Verkündung weniger Online-Aufmerksamkeit erhalten als die Liste von Nominierten basierend auf den Thomson Reuters Citation Laureates. Ferner sank die Beliebtheit gegenüber der Preisträger schneller als gegenüber Forschern die keinen Preis erhalten haben. Zuletzt wurde demonstriert, dass eine Vorhersage der Gewinner basierend auf Aufmerksamkeitsdynamiken gegenüber Forschern problematisch ist
Probabilistic models for context in social media
No full textThis thesis presents novel approaches for integrating context information into probabilistic models. Data from social media is typically associated with metadata, which includes context information such as timestamps, geographical coordinates or links to user profiles. Previous studies showed the benefits of using such context information in probabilistic models, e.g.\ improved predictive performance. In practice, probabilistic models which account for context information still play a minor role in data analysis. There are multiple reasons for this. Existing probabilistic models often are complex, the implementation is difficult, implementations are not publicly available, or the parameter estimation is computationally too expensive for large datasets. Additionally, existing models are typically created for a specific type of content and context and lack the flexibility to be applied to other data.
This thesis addresses these problems by introducing a general approach for modelling multiple, arbitrary context variables in probabilistic models and by providing efficient inference schemes and implementations.
In the first half of this thesis, the importance of context and the potential of context information for probabilistic modelling is shown theoretically and in practical examples. In the second half, the example of topic models is employed for introducing a novel approach to context modelling based on document clusters and adjacency relations in the context space. They can cope with areas of sparse observations and These models allow for the first time the efficient, explicit modelling of arbitrary context variables including cyclic and spherical context (such as temporal cycles or geographical coordinates). Using the novel three-level hierarchical multi-Dirichlet process presented in this thesis, the adjacency of ontext clusters can be exploited and multiple contexts can be modelled and weighted at the same time. Efficient inference schemes are derived which yield interpretable model parameters that allow analyse the relation between observations and context