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Kompetenzentwicklung durch einen ganzheitlichen Schulgartenunterricht unter dem Schwerpunkt der Regionalität
No full textNaturerfahrungen werden im Leben von Kindern immer defizitärer. So verdeutlichen verschiedene Untersuchungen, dass die Heranwachsenden nicht einmal über elementares Wissen im Bereich der Natur, beispielsweise zum regionalen Anbau von Obst und Gemüse verfügen und die Wertschätzung gegenüber der Natur kontinuierlich abnimmt. Dieser Herausforderung muss Schule entgegentreten, indem derartige Naturerfahrungen beispielsweise im schuleigenen Garten ermöglicht werden. Vor diesem Hintergrund stellt der Beitrag eine Interventionsstudie zum Wissen über und zur Wertschätzung von regionalen und saisonalen Lebensmitteln bei Grundschulkindern vor. Konkret wurde der Frage nachgegangen, wie sich das Wissen gegenüber regionalen Produkten durch einen ganzheitlichen Schulgartenunterricht mit Blick auf das curricular intendierte Fachkonzept verändert. Dazu werden die Untersuchung und zentrale Ergebnisse vorgestellt, weitere Forschungsansätze vorgeschlagen und Konsequenzen für Weiter- und Fortbildungen von Lehrkräften abgeleitet
Schulgartenarbeit im Spannungsfeld zwischen ökologischer und konventioneller Landwirtschaft
No full textDie nach wie vor andauernde und sich zuspitzende Agrardebatte zwischen ökologischer und konventioneller Landwirtschaft kennzeichnet eine zentrale Herausforderung der Gegenwart und Zukunft. Das Thema in den Schulunterricht zu integrieren, erscheint daher als maßgeblich, um Schülerinnen und Schüler bereits frühzeitig zu sensibilisieren. Der Schulgarten scheint im Kontext einer Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) und für das Thema Landwirtschaft eine zentrale Rolle als Lernort zuzukommen, an dem geeignete Bildungsprozesse im Rahmen des Sachunterrichts angemessen berücksichtigt werden können. Dabei stellt sich die Frage, inwiefern der Schulgarten für das Thema Landwirtschaft im Sinne der BNE genutzt wird. Zur Beantwortung dieser Frage wurden 14 schulgartenbeauftragte Personen von Berliner und Brandenburger Schulen bezüglich ihrer Schulgartenarbeit befragt. Im Beitrag wird dargestellt, welche Potenziale des Schulgartens bereits genutzt werden und welche Empfehlungen sich auf Grundlage der Ergebnisse ableiten lassen
Vesikelsülzen: die Interaktionen zwischen Vesikeln und der extrazellulären Umgebung
No full textExtracellular vesicles (EVs) are membrane nanostructures released by cells into their external environment that function in signalling and cell-to-cell trafficking of molecular cargo. They are a prominent research topic for their roles in both physiological and pathological processes, from wound healing, immune modulation, and morphogenesis, to cancer progression and metastasis. The ability of EVs to traverse diverse tissue microenvironments and cross different biological barriers, as well as their tendency to carry sensitive materials capable of reprogramming other cells make EVs an attractive model system to mimic in the development of nanoscale delivery systems for therapeutics. Despite growing interest in EVs, it is not fully understood how their diffusion through tissues might be affected by the structure and composition of the environments they are found in. In order to better understand how EVs interact with the extracellular matrix (ECM) that makes up tissues and how these interactions influence EV behaviour, I study the diffusion of fluorescently labelled EVs and model nanoparticles in different hydrogel materials that reflect the structural and compositional properties of ECM.
I first use synthetic liposomes and agarose hydrogels to study how particle behaviour is affected by steric and electrostatic interactions with a porous matrix environment. Even without biochemically complex molecules that enable specific receptor-ligand interactions, different levels of particle mobility can be achieved through the intersecting effects of charge-based adhesion or repulsion and steric size exclusion of rigid versus deformable particles (Tam et al, Biophys J, 2024).
System complexity is increased by using breast cancer cell-derived EVs and studying how they interact with hydrogels composed of fibrillar collagen I. By comparing EV behaviour with that of trypsinized EVs with their surface proteins digested, extruded vesicles composed of whole plasma membrane, and synthetic liposomes, I am able to identify proteins as being primarily responsible for EV interactions with collagen I. By treating EVs with a synthetic argynylglycylaspartic acid (RGD) peptide inhibitor of integrin complexes, I determine that these interactions and the subsequent immobilization of EVs in collagen I hydrogels are due to the specific binding of EV integrins to RGD motifs in colloidal collagen I (Tam et al, under review, ACS Nano).
Following the discovery of this interaction between colloidal collagen I and EVs, I investigate whether EVs can be involved in ECM remodelling. Using rheometry and confocal microscopy, I determine that EVs are capable of accelerating fibrillogenesis by recruiting collagen I molecules from solution and nucleating new fibrils. In doing so, EVs become entangled in the fibril structures they help to create, incorporating themselves into the ECM. This behaviour is not observed in trypsinized EVs, synthetic liposomes, or extruded plasma membrane vesicles, suggesting that this phenomenon is due to specific interactions between EV membrane proteins and collagen I molecules in solution. The integration of EVs into matrix structures also cannot be achieved through having EVs diffusing into pre-formed collagen gels, suggesting that the formation of de novo ECM structures may be a specialized biological role of EVs that has not been previously explored and could lead to the generation of EV-primed ECMs. These have been shown to play a role, for example, in the formation of pre-metastatic niches (Tam et al, in preparation).
In studying how EVs interact with ECM, I show not only that EV diffusion is governed by the intersecting effects of physical, electrostatic, and specific receptor-ligand EV-matrix interactions, but also that EVs can take part in ECM remodelling processes. In doing so, they impart cell signalling cues into the matrix, both through the act of remodelling and through being embedded within the matrix. The implications of this work have wide impacts, from the development of more effective delivery systems for therapeutic materials, to improved integration of EVs into bioactive scaffolds for tissue engineering, and even to a better understanding of how EVs enable cancer metastasis through remodelling of ECM.Vesikel sind Pakete aus Zellmembranen, die von Zellen produziert und an ihre Umgebung abgegeben werden. Sie dienen der Zellkommunikation und dem Austausch von Zellstoffen und sind daher bei vielen verschiedenen biologischen Prozessen wichtig, zum Beispiel, bei der Wundheilung und der Kontrolle der Immunabwehr. Auch bei Krankheiten spielen sie eine wichtige Rolle. Sie werden von Krebszellen genutzt, um gesunde Zellen umzuprogrammieren und ihnen dabei zu helfen, Metastasen zu bilden. In dieser Studie werden mit Hilfe der Mikroskopie und der erweiterten Bildanalyse Vesikel untersucht, die in gelartige Materialien eingebettet sind, die aus Geweben stammen. Indem man untersucht, wie Vesikel mit diesen Materialien interagieren, kann man besser verstehen, wie sie sich im Körper ausbreiten können. Die Daten zeigen, dass die Fähigkeit der Vesikel, in das Gewebe einzudringen, von der Art der Materialien im Gewebe, der Gewebestruktur, der mechanischen Eigenschaften der Vesikel und der Art der Moleküle auf der Oberfläche der Vesikel abhängt. Durch gezieltes Ansteuern dieser Moleküle kann die Fähigkeit der Vesikel, durch verschiedene Materialien zu wandern, gesteuert werden. Es gibt auch Hinweise aus Materialprüfungen darauf, dass Vesikel durch ihre Wechselwirkungen direkt auf Gewebematerialien einwirken können. In dieser Studie wird zum ersten Mal direkt nachgewiesen, dass Vesikel zum Aufbau neuer Gewebestrukturen beitragen können. Dies ist wichtig für die Krebsbekämpfung, da es zeigt, dass Vesikel bei der Behandlung der Krankheit berücksichtigt werden müssen. Es zeigt auch die Moglichkeit auf, dass die Kontrolle dieser Fähigkeit, neue Gewebe zu bilden, zur Entwicklung neuer Therapien für Heilung und Regeneration genutzt werden könnte
Dynamical changes in seismic properties prior to, during, and after the 2014–2015 Holuhraun eruption, Iceland
No full textWhen a volcano is monitored using only a single discipline or a single seismic station, it becomes important to harvest information from the limited data set. Changes in the seismic complexity could reveal a dynamic change due to magma propagation. We evaluated permutation entropy (PE) and phase permutation entropy (PPE) to monitor the 2014–2015 Holuhraun eruption in Iceland. These methods provide fast and robust quantification of time series complexity. We additionally calculated the instantaneous frequency (IF), commonly used to monitor the frequency changes in a non-stationary signal; the root-mean square (RMS); and the root-median square (RMeS) of the seismic amplitude. We observed distinct changes in the temporal variation in PE, PPE, and IF, which are consistent with the changing state from quiescence to magma propagation and then to eruption. During the eruption, PE and PPE fit the lava discharge rate, showing their potential to forecast the duration of the eruption. While one parameter may be more sensitive to one stage, the other may respond better to another stage. Therefore, combining them may provide more reliable information. Cluster analysis of these combined parameters shows clusters consistent with the expert interpretation, confirming the power of these parameters to distinguish different eruption stages
Novel mathematical approach to accurately quantify 3D endothelial cell morphology and vessel geometry based on fluorescently marked endothelial cell contours
No full textEndothelial cells, which line the lumen of blood vessels, locally sense and respond to blood flow. In response to altered blood flow dynamics during early embryonic development, these cells undergo shape changes that directly affect vessel geometry: In the dorsal aorta of zebrafish embryos, elongation of endothelial cells in the direction of flow between 48 and 72 hours post fertilization (hpf) reduces the vessel’s diameter. This remodeling process requires Endoglin; excessive endothelial cell growth in the protein’s absence results in vessel diameter increases. To understand how these changes in vessel geometry emerge from morphological changes of individual endothelial cells, we developed a novel mathematical approach that allows 3D reconstruction and quantification of both dorsal aorta geometry and endothelial cell surface morphology. Based on fluorescently marked endothelial cell contours, we inferred cross-sections of the dorsal aorta that accounted for dorsal flattening of the vessel. By projection of endothelial cell contours onto the estimated cross-sections and subsequent triangulation, we finally reconstructed 3D surfaces of the individual cells. By simultaneously reconstructing vessel cross-sections and cell surfaces, we found in an exploratory analysis that morphology varied between endothelial cells located in different sectors of the dorsal aorta in both wild-type and Endoglin-deficient zebrafish embryos: In wild-types, ventral endothelial cells were smaller and more elongated in flow direction than dorsal endothelial cells at both 48 hpf and 72 hpf. Although dorsal and ventral endothelial cells in Endoglin-deficient embryos had similar sizes at 48 hpf, dorsal endothelial cells were much larger at 72 hpf. In Endoglin-deficient embryos, elongation in flow direction increased between 48 hpf and 72 hpf in ventral endothelial cells but hardly changed in dorsal endothelial cells. Hereby, we provide evidence that dorsal endothelial cells contribute most to the disparate changes in dorsal aorta diameter in wild-type and Endoglin-deficient embryos between 48 hpf and 72 hpf
Prozess und Software-Unterstützung zur abgestimmten strategischen Anpassung (ADAPT): Auf dem Weg zu einer kontinuierlichen und ganzheitlichen Anpassung von Organisationen
No full textThis dissertation examines the dramatic decline of the average lifespan of S&P 500 organizations from 67 years eight decades ago to just 15 years today. It shows that organizations are failing to keep pace with today’s rapidly evolving business environment. Key factors contributing to this trend include global events such as Brexit, the COVID-19 pandemic, geopolitical conflicts, and technological advances such as the AI arms race. These unanticipated and radical changes are creating a VUCA world characterized by volatility, uncertainty, complexity, and ambiguity, requiring new business strategies and adaptive measures.
Organizations primarily respond to these external changes in three ways: proactively, reactively, or inactively. The dissertation argues that agile responsiveness and dynamic capabilities are key to sustainable success in this turbulent world characterized by constant change, complex interactions between organizations and their environment, and ad hoc responses by organizations.
In response, this dissertation presents the ADAPT (Alignment-Driven Adaptation Process and Tool) framework, which integrates Dynamic Capability Theory, Systems Thinking, and the concept of Minimum Viability. ADAPT is designed to facilitate the development and implementation of continuous, holistic, and purpose-driven adaptation processes aimed at evolutionary fitness, the ability to sustain in the VUCA world. Moreover, ADAPT represents a holistic approach that aims to align dynamic capabilities with PESTEL requirements, revealing industrial dynamics that are further explored through the Five Forces logic.
ADAPT is characterized by a two-phase approach involving the (1) design and (2) execution of purpose-specific adaptation processes tailored to navigate the organization in its constantly evolving environment. The dissertation emphasizes the importance of IT tool support in the implementation of ADAPT, specifically the use of the GOLD tool for generating purpose-specific web applications to guide stakeholders step-by-step through the adaptation process.
The dissertation presents extensive research, including various studies, projects, workshops, and educational initiatives that have contributed to the development of the ADAPT framework. These efforts have focused on creating solutions, for example, adapted models, such as new canvases or canvas kits, or methods, such as canvas-based multi-perspective guidance, that balance academic rigor with practical applicability, in line with Hevner’s three-cycle view.
ADAPT is the result of interdisciplinary research, driven by real-world needs and significantly shaped by collaboration with IT/software professionals. It emphasizes that organizational competitiveness depends on continuous, value-driven adaptation. At the heart of this adaptation strategy is the need to integrate diverse expertise through a structured negotiation process to appropriately align activities and thereby holistically bridge the knowing-doing gap.
To establish this structured negotiation process ADAPT introduces an advanced framework for leveraging and synthesizing existing knowledge and guiding organizations in their precise communication toward a shared understanding and aligned execution.
This holistic framework aims to significantly reduce the common 70% failure rate of organizational transformations. Central to ADAPT’s strategy is a focus on purpose-specificity, ensuring effective stakeholder guidance through advanced IT tool support to align diverse business functions around common organizational goals. This support facilitates early testing, failure, iteration, and identification of gaps for timely adjustments.Diese Dissertation untersucht den dramatischen Rückgang der durchschnittlichen Lebensdauer von S&P 500-Unternehmen von 67 Jahren vor acht Jahrzehnten auf heute nur noch 15 Jahre. Sie zeigt, dass Unternehmen zunehmend unter Druck geraten und nicht mehr in der Lage sind, mit dem sich schnell verändernden Geschäftsumfeld Schritt zu halten. Zu den wichtigsten Faktoren, die zu diesem Trend beitragen, zählen globale Ereignisse wie z.B. die COVID-19-Pandemie, geopolitische Konflikte und technologische Fortschritte wie das KI-Wettrüsten. Diese unvorhergesehenen und radikalen Veränderungen schaffen eine VUCA-Welt, die von Volatilität, Unsicherheit, Komplexität und Mehrdeutigkeit geprägt ist und neue Geschäftsstrategien und Anpassungsmaßnahmen erfordert.
Unternehmen reagieren auf diese externen Veränderungen auf drei Arten: proaktiv, reaktiv oder inaktiv. Die Dissertation zeigt, dass agile Reaktionsfähigkeit und dynamische Fähigkeiten entscheidend für den nachhaltigen Erfolg in dieser turbulenten Welt sind, die durch ständigen Wandel, komplexe Interaktionen zwischen Unternehmen und ihrer Umwelt und Ad-hoc-Reaktionen der Unternehmen gekennzeichnet ist.
Als Antwort darauf stellt diese Dissertation ADAPT (Alignment-Driven Adaptation Process and Tool) vor, das die Dynamic Capability Theory, das Systems Thinking und das Konzept der Minimum Viability integriert. ADAPT zielt darauf ab, die Entwicklung und Umsetzung von kontinuierlichen, ganzheitlichen und zielgerichteten Anpassungsprozessen zu erleichtern, mit dem Ziel der evolutionären Fitness, d.h. der langfristigen Überlebensfähigkeit in der VUCA-Welt. Darüber hinaus stellt ADAPT einen ganzheitlichen Ansatz dar, mit dem Ziel, die dynamischen Fähigkeiten mit den PESTEL-Anforderungen in Einklang zu bringen und die industrielle Dynamik aufzuzeigen, die anhand der Porters Five Forces Logik vertieft wird.
ADAPT zeichnet sich durch einen zweistufigen Ansatz aus, der (1) die Entwicklung und (2) die Anwendung von zielgerichteten Anpassungsprozessen umfasst, die auf die Unternehmen und ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind, um sie in ihrem sich ständig verändernden Umfeld zu unterstützen. In der Dissertation wird die Bedeutung der IT-Unterstützung bei der Umsetzung von ADAPT hervorgehoben, insbesondere durch die Verwendung des GOLD tools zur Erstellung zielgerichteter Webanwendungen, die die Beteiligten Schritt für Schritt durch den Anpassungsprozess führen.
Die Dissertation stellt umfangreiche Forschungsarbeiten vor, darunter Studien, Projekte, Workshops und Lehrveranstaltungen, die zur Entwicklung von ADAPT beigetragen haben. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung von Lösungen, z.B. angepasste Modelle wie neue Canvases, Canvas-Kits oder Methoden wie multiperspektivische Entscheidungsprozesse, die eine Balance zwischen wissenschaftlicher Rigorosität und Praxistauglichkeit herstellen und sich an Hevners Three-Cycle View orientieren.
ADAPT ist das Ergebnis interdisziplinärer Forschung, die von den Anforderungen der Praxis getrieben und maßgeblich durch die Zusammenarbeit mit IT-/Software-Experten geprägt ist. Es unterstreicht, dass die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen von einer kontinuierlichen, wertorientierten Anpassung abhängt. Im Zentrum dieser Anpassungsstrategie steht die Notwendigkeit, unterschiedliche Kompetenzen durch einen strukturierten Verhandlungsprozess zu integrieren, um Aktivitäten adäquat aufeinander abzustimmen und damit den Knowledge-Doing Gap ganzheitlich zu überbrücken.
Um diesen strukturierten Verhandlungsprozess zu etablieren, führt ADAPT einen innovativen Rahmen zur Nutzung und Synthese des vorhandenen Wissens ein, mit dem Ziel, Unternehmen durch präzise Kommunikation zu einem gemeinsamen Verständnis und aufeinander abgestimmtes Handeln zu führen. Der ganzheitliche Ansatz von ADAPT zielt darauf ab, die Quote von 70% gescheiterter Unternehmens-transformationen signifikant zu reduzieren. Im Mittelpunkt der ADAPT-Strategie steht die Fokussierung auf den spezifischen Zweck, die eine effektive Führung der Stakeholder durch fortschrittliche IT-Tools sicherstellt und so die verschiedenen Geschäftsbereiche auf gemeinsame Unternehmensziele ausrichtet. Diese Unterstützung ermöglicht frühes Testen, frühes Scheitern, schnelle Iterationen und kontinuierliches Monitoring, um Schwachstellen zu identifizieren und schnellstmöglich zu beheben
Young adults in the Potsdam parks of the Stiftung Preußische Schlösser und Gärten Berlin-Brandenburg: Between Exclusion and Resistance?
No full textDie Proteste und Bürgerinitiativen, mit denen die Potsdamer*innen auf Veränderungen der Parkordnung in den Parks der Stiftung Preußische Schlösser und Gärten Berlin-Brandenburg (SPSG) reagierten, verdeutlichen die Wichtigkeit dieser Erholungsorte. Weil öffentliche Räume für junge Erwachsene besonders relevant sind, steht deren Perspektive im Mittelpunkt dieser Arbeit. Erstens wird am Beispiel des Parks Babelsberg untersucht, inwiefern junge Erwachsene von der Nutzung der SPSG-Parks ausgeschlossen werden. Zweitens wird analysiert, inwiefern sie Widerstand gegen die geltende Parkordnung oder die Parkorganisation leisten. Die Fragen werden mittels problemzentrierter Interviews mit jungen Erwachsenen sowie einer*einem SPSG-Mitarbeitenden beantwortet. Die Exklusion wird subjektiv und objektiv analysiert. Die jungen Erwachsenen fühlen sich im Park willkommen, haben allerdings nicht das Gefühl, dass er für ihre Bedürfnisse konzipiert ist. Sie fühlen sich subjektiv also teilweise ausgeschlossen. Dass viele ihrer Nutzungspraktiken verboten sind und sie bisher keine Mitgestaltungsmöglichkeiten haben, belegt einen objektiven Ausschluss. Durch Analyse bewusster und unbewusster Regelverletzungen sowie Kritik an der Parkorganisation wird der Widerstand gegen Ausschluss erfasst. In dem die jungen Erwachsenen die Parkregeln unbewusst und bewusst verletzen, verhalten sie sich widerständig. Explizite Kritik am Park-Management oder fehlenden Mitgestaltungsmöglichkeiten wird jedoch kaum geäußert. Vor dem Hintergrund zunehmender Privatisierung und dem Verschwinden von Freiflächen in Städten ist die kritische Betrachtung von Ausschlussmechanismen im öffentlichen Raum unverzichtbar. Weil sie Ablehnung und Widerstand gegen den Ausschluss ausdrücken, sind die in dieser Arbeit herausgearbeiteten Reaktionen ein wichtiges Argument für die Relevanz des Problems. Die praktische Schlussfolgerung ist die Idee, einen Zonen-Modells im Park Babelsberg zu etablieren: Dabei könnte der Park in unterschiedlich regulierte und geschützte Teile aufgeteilt werden.The protests and citizens' initiatives with which the people of Potsdam reacted to changes to the park regulations in the parks of the Stiftung Preußische Schlösser und Gärten Berlin-Brandenburg (SPSG) illustrate the importance of these recreational areas. Because public spaces are particularly relevant for young adults, their perspective is the focus of this study. Firstly, the example of Park Babelsberg is used to examine the extent to which young adults are excluded from using the SPSG parks. Secondly, the extent to which they resist the current park regulations or the park management is analyzed. These questions are answered by means of problem-centered interviews with young adults and an SPSG employee. Exclusion is analyzed subjectively and objectively. The young adults feel welcome in the park, but do not feel that it is designed to meet their needs. Subjectively, they therefore feel partially excluded. The fact that many of their usage practices are prohibited and that they have not yet had any opportunities to help shape the park is evidence of objective exclusion. By analysing conscious and unconscious rule violations and criticism of the park management, resistance to exclusion is recorded. By unconsciously and consciously violating the park rules, the young adults behave in a resistant manner. However, explicit criticism of park management or the lack of opportunities for co-design is rarely expressed. Against the backdrop of increasing privatization and the disappearance of open spaces in cities, a critical examination of exclusion mechanisms in public spaces is indispensable. Because they express rejection and resistance to exclusion, the reactions identified in this work are an important argument for the relevance of the problem. The practical conclusion is the idea of establishing a zone model in Park Babelsberg: In doing so, the park could be divided into differently regulated and protected parts
DEP-1 is a brain insulin receptor phosphatase that prevents the simultaneous activation of counteracting metabolic pathways
No full textA healthy metabolism relies on precise regulation of anabolic and catabolic pathways. While insulin deficiency impairs anabolism, insulin resistance in obesity causes metabolic dysfunction, especially via altered brain insulin receptor (IR) activity. Density-enhanced phosphatase 1 (DEP-1) negatively modulates the IR in peripheral tissues. Our study shows that DEP-1 is an insulin-regulated gene, dysregulated in obesity, and un-covers its role in brain insulin signaling, impacting both anabolic and catabolic athways. Neuro-2a cells lacking DEP-1 demonstrated heightened IR phosphorylation upon acute insulin stimulation. This coincided with simultaneous AMP-activated protein kinase (AMPK) activation, which governs catabolic pathways, due to increased phospholipase C-gamma 1 signaling. These opposing pathways in male DEP-1 forebrain-specific
knockout mice resulted in elevated lipolysis in white adipose tissue and fat oxidation in brown adipose tissue, with enhanced sympathetic activation and b-adrenergic receptor expression. In conclusion, DEP-1 deficiency causes the simultaneous activation of IR and AMPK signaling in the brain, with enhanced sympathetic activity in adipose tissues
Urheberrechtliche Haftungsfragen im Internet unter dem Gesichtspunkt der Werbefinanzierung illegaler Geschäftsmodelle
No full textDie Frage der Verantwortlichkeit für Urheberrechtsverletzungen im Internet ist allgegenwärtig. Zumeist greifen Rechteinhaber die technische Infrastruktur von Webseiten an, deren Geschäftsmodell auf Urheberrechtsverletzungen basiert. Dass die Existenz strukturell urheberrechtsverletzender Webseiten maßgeblich von der Werbefinanzierung abhängt, wurde bislang insgesamt nur wenig thematisiert, was eine umfassende Untersuchung der Haftung von Werbenden und Werbevermittlern nahelegt. Der Weg führt über die europäischen Vorgaben – insbesondere der Rechtsprechung des EuGH zur öffentlichen Wiedergabe – und der Anwendung von Verkehrspflichten im Urheberrecht hin zu einem für Urheberrechtsverletzungen im Internet allgemein anwendbaren Haftungsmodell.The question of responsibility for copyright infringements on the internet is omnipresent. In most cases, rights holders attack the technical infrastructure of websites whose business model is based on copyright infringements. The fact that the existence of structurally copyright-infringing websites is largely dependent on the financing of advertising has been little discussed to date, which suggests a comprehensive investigation into the liability of advertisers and advertising intermediaries. The path leads via the European requirements – in particular the case law of the European Court of Justice on communication to the public – and the application of publicity obligations in copyright law to a generally applicable liability model for copyright infringements on the internet
Balancing memory consumption and performance of in-memory database systems
No full textIn-memory database systems keep their data primarily resident in main memory to avoid performance penalties from accessing persistent storage mediums such as solid-state drives. However, this performance advantage increases costs due to the required capacities for storing the entire data set in expensive main memory. Moreover, hardware capacity constraints prevent in-memory systems from storing larger-than-memory data sets. As more databases are moved to the cloud, for which the vendor bears the costs, there is an increasing interest in lowering the main memory consumption. Such reductions can introduce performance regressions to a level where the reduction eliminates all the performance advantages of in-memory systems. Consequently, reductions of the main memory consumption must be balanced with the runtime performance of the system. One way to achieve such a balance is by exploiting workload information. For workload patterns often observed in real-world systems, we can reduce the consumed main memory with negligible performance impacts by handling data adjusted to their access frequencies and patterns. For our in-memory database system Hyrise, we propose automated processes for optimizing physical database designs to balance runtime performance and memory consumption.
Physical database design optimizations require predicting the impact of changing design alternatives accurately. The ability to predict this impact facilitates automated decisions without the necessity of applying physical changes to the system upfront. We present a framework for predicting the effects of changing physical database designs and introduce an efficient linear regression-based prediction model. The model has an accuracy on par with complex state-of-the-art models while being orders of magnitude faster in training. The presented model is robust against incomplete training sets and out-of-sample predictions. For users, such as database administrators, the framework allows for fast predictions of the costs and runtime effects of automated design changes.
This thesis further presents two approaches that exploit workload information to lower the main memory consumption: data encoding and tiering. The encoding approach optimizes configurations of encoding schemes for a given data set, workload, and main memory budget. For several analytical benchmarks, we show a reduced main memory consumption and simultaneous performance improvement over the default encoding. For the analytical TPC-H benchmark, we demonstrate a 29 % increased throughput while requiring 50 % less main memory. Our approach outperforms state-of-the-art encoding advisors. Additionally, we demonstrate how configurations determined by automated optimization processes can be made more robust to address the requirements of real-world applications. The data tiering approach uses hybrid storage layouts and determines Pareto-optimal data placements. For access patterns observed in large real-world enterprise systems, the optimized storage layouts mitigate performance penalties of accesses to persistent storage. Moreover, our approach evicts substantial parts of the table data while (i) retaining the in-memory performance for analytical accesses and (ii) adding only minor performance penalties of less than 5 % when accessing evicted data.Hauptspeicherdatenbanksysteme halten ihre Daten primär im Hauptspeicher, um Leistungseinbußen durch den Zugriff auf persistente Speichermedien wie Solid-State-Drives (SSDs) zu vermeiden. Dieser Leistungsvorteil erhöht jedoch die Kosten aufgrund der erforderlichen Hauptspeicherkapazitäten für die Speicherung des gesamten Datensatzes im vergleichsweise teuren Hauptspeicher. Des Weiteren verhindern Kapazitätsbeschränkungen aktueller Hardware, dass Hauptspeicherdatenbanksysteme Datensätze speichern können, die größer als der Arbeitsspeicher sind. Da immer mehr Datenbanken in die Cloud verlagert werden, in denen der Datenbankanbieter die laufenden Kosten trägt, besteht ein zunehmendes Interesse daran, den Hauptspeicherverbrauch zu senken. Allerdings können solche Reduzierungen zu Leistungseinbußen führen, bis zu einem Grad, bei dem die Reduzierung alle Leistungsvorteile von Hauptspeicherdatenbanksystemen aufhebt. Folglich muss die Verringerung des Hauptspeicherverbrauchs mit der Laufzeitleistung des Systems ins Gleichgewicht gebracht werden. Eine Möglichkeit, ein solches Gleichgewicht zu erreichen, besteht in der Nutzung von Arbeitslastinformationen. Für typische Muster in Arbeitslasten, welche in realen Systemen häufig zu beobachten sind, kann der Hauptspeicherverbrauch bei vernachlässigbaren Leistungseinbußen reduziert werden, indem Daten entsprechend ihrer Zugriffshäufigkeit und -muster verarbeitet werden. Für das Hauptspeicherdatenbanksystem Hyrise schlagen wir automatisierte Prozesse zur Optimierung des physischen Datenbankdesigns vor, um Laufzeitleistung und Speicherverbrauch ins Gleichgewicht zu bringen.
Die Optimierung des physischen Datenbankdesigns erfordert genaue Vorhersagen der Auswirkungen verschiedener Designalternativen. Die Fähigkeit, diese Auswirkungen akkurat vorherzusagen, erleichtert automatisierte Entscheidungen, da physische Änderungen im System nicht im Vorhinein vorgenommen werden müssen. Wir stellen ein Vorhersagesystem für physische Datenbankdesignoptimierungen vor und führen ein effizientes, auf linearer Regression basierendes, Vorhersagemodell ein. Verglichen mit weitaus komplexeren Modellen, verfügt das vorgestellte Modell über eine vergleichbare Genauigkeit, gleichzeitig ist es um Größenordnungen schneller trainierbar. Des Weiteren ist das Modell robust gegenüber unvollständigen Trainingssätzen und Vorhersagen außerhalb der Stichprobe. Datenbankadministrierenden ermöglicht das Framework schnelle Vorhersagen von Speicherbedarf und Laufzeiteffekten automatisierter Designänderungen.
Darüber hinaus werden in dieser Arbeit zwei Ansätze vorgestellt, die Arbeitslastinformationen ausnutzen, um den Hauptspeicherverbrauch zu senken: Datenkodierung und Datenauslagerung. Der Kodierungsansatz optimiert Kodierungskonfigurationen für einen Datensatz und dessen Arbeitslast innerhalb eines gegebenen Hauptspeicherbudgets. Für mehrere analytische Benchmarks zeigt sich ein reduzierter Hauptspeicherbedarf bei gleichzeitiger Leistungsverbesserung. Für den analytischen TPC-H-Benchmark zeigen wir einen um 29% verbesserten Durchsatz, mit einem gleichzeitig um 50% verringerten Hauptspeicherbedarf. Unser Ansatz übertrifft damit den Stand der Technik bei Systemen für Kodierungsoptimierungen. Darüber hinaus demonstrieren wir, wie durch automatisierte Optimierungsprozesse ermittelte Konfigurationen robuster gestaltet werden können, um den Anforderungen realer Anwendungen gerecht zu werden. Der Datenauslagerungsansatz verwendet hybride Speicherlayouts und bestimmt Pareto-optimale Datenplatzierungen. Bei Zugriffsmustern, die in großen realen Unternehmenssystemen zu beobachten sind, mildern die optimierten Speicherlayouts die Leistungseinbußen bei Zugriffen auf persistente Speichermedien. Darüber hinaus lagert unser Ansatz wesentliche Teile der Tabellendaten aus, während (i) die Leistung für analytische Anfragen erhalten bleibt und (ii) nur geringe Leistungseinbußen von weniger als 5% beim Zugriff auf ausgelagerte Daten entstehen