University of Bern

BORIS Theses
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    Real-Time Localization Using Software Defined Radio

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    Service providers make use of cost-effective wireless solutions to identify, localize, and possibly track users using their carried MDs to support added services, such as geo-advertisement, security, and management. Indoor and outdoor hotspot areas play a significant role for such services. However, GPS does not work in many of these areas. To solve this problem, service providers leverage available indoor radio technologies, such as WiFi, GSM, and LTE, to identify and localize users. We focus our research on passive services provided by third parties, which are responsible for (i) data acquisition and (ii) processing, and network-based services, where (i) and (ii) are done inside the serving network. For better understanding of parameters that affect indoor localization, we investigate several factors that affect indoor signal propagation for both Bluetooth and WiFi technologies. For GSM-based passive services, we developed first a data acquisition module: a GSM receiver that can overhear GSM uplink messages transmitted by MDs while being invisible. A set of optimizations were made for the receiver components to support wideband capturing of the GSM spectrum while operating in real-time. Processing the wide-spectrum of the GSM is possible using a proposed distributed processing approach over an IP network. Then, to overcome the lack of information about tracked devices’ radio settings, we developed two novel localization algorithms that rely on proximity-based solutions to estimate in real environments devices’ locations. Given the challenging indoor environment on radio signals, such as NLOS reception and multipath propagation, we developed an original algorithm to detect and remove contaminated radio signals before being fed to the localization algorithm. To improve the localization algorithm, we extended our work with a hybrid based approach that uses both WiFi and GSM interfaces to localize users. For network-based services, we used a software implementation of a LTE base station to develop our algorithms, which characterize the indoor environment before applying the localization algorithm. Experiments were conducted without any special hardware, any prior knowledge of the indoor layout or any offline calibration of the system

    Controlled Query Evaluation in General Semantics with Incomplete Information

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    Three essays on the concept of trust and its foundations

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    The present dissertation focuses on trust and comprises three empirical essays on the concept itself and its foundations. All three essays investigate trust as an expectation and rely on selfreport measures of trust. Whereas the first two chapters investigate social trust, the third chapter investigates political trust. Essentially, there are three related important debates to which the following chapters contribute. A first debate discusses problems with current selfreport measures. Scholars recently started to question whether standard trust questions really measure the same across countries and languages. Chapter 1 engages in this debate. Using data from Switzerland it studies whether different trust questions measure the same latent trust constructs across individuals belonging to three different culturallinguistic regions. The second debate concerns the socalled forms or dimensions of trust. Recently, scholars started investigating whether trust is a onedimensional construct, i.e. whether an individual's trust judgment differs for categories of trustees such as strangers, neighbors, family members and friends or not. Relying on confirmatory factor analysis Chapter 2 investigates whether individuals really do make a difference between different trustee categories and to what extent these judgments can be summarized into higherorder latent trust constructs. The third debate is concerned with causes of differences in trust across humans. Chapter 3 focuses on the role of laterlife experiences, more precisely victimization experiences and investigates their causal relationship with generalized social trust. Chapter 4 focuses on the impact of direct democratic institutions on the trust relationship between citizens and political authorities

    Late Quaternary and Holocene paleoclimate and paleoenvironmental reconstruction - a multi-proxy approach on Swiss speleothems

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    Detailed knowledge of the past climate and environmental variability is vital in order to predict future scenarios with more confidence. High resolution and highly-resolved natural archives are therefore in growing demand (PAGES report, 2009). This thesis is part of a coordinated effort, STALCLIM project, where a series of state-of-theart methods in speleothems proxies were used in order to develop the full potential of speleothemsas paleoclimate and paleoenvironmental archive. The thesis investigates climate variations as recorded by speleothems from Schafsloch and Milandre caves, spanning time intervals of high scientific interest: 0 to 14 550 years BP and 130 000 to 230 000 years BP. The locations of the caves, Jura Mountains and the Alpstein Mountains (Swiss Alps) are regions highly sensitive to climate-induced changes in temperature, atmospheric pathways and/or environment evolution. In order to establish new climate records and resolve the paleoclimate questions, continuous geochemical analyses were applied, with high resolution stable isotopic and trace elements analysis and 230Th age measurements, and these were combined with thin section analysis of the calcite petrology. Where possible, we conducted continuous and temporal measurements in the caves where the samples were collected, to provide a better understanding of the cave environment. Chapters 2 and 3 highlight the sensitivity of high altitude speleothem proxies to small changes in temperature and water availability, both induced by internal and external climate drivers. The MF3 stalagmite, from Schafsloch Cave, provides a unique opportunity to investigate a regional expression of millennial-scale climate variability in Central Europe during MIS 6 and Late MIS 7. The sample records in high detail the structure of the penultimate deglaciation in the Alps, and brings new evidence regarding the nature of this important climatic transition. Chapters 4 and 5 show the high resolution composite δ18O record and elemental composition of speleothems from Milandre Cave, covering the Lateglacial- Holocene interval. A detailed comparison with Greenland ice cores and Gerzensee lake sediments (Central Switzerland) indicates similarities in the long timescale changes of atmospheric circulation patterns in the whole North Atlantic region after the last deglaciation. In contrast, during the Holocene, the signature pattern in the isotopic calcite δ18O data differs to that seen in Central Europe. This provides important insights into the regional teleconnections and local environmental reaction to changes in the temperature, seasonality of precipitation and atmospheric processes. The use of a robust δ18O/temperature transfer function has enabled a high resolution temperature reconstruction of the autumn to spring temperatures at the Milandre site for the last 14 550 y BP. In summary, this thesis provides new results on environmental and climatic variability in Switzerland during specific intervals over the last 230 000 years. It suports large teleconnections over the northern hemisphere and emphasizes the role of insolation and obliquity as important climate triggers in the region. These new high-resolution and precisely dated records of δ18O and cold season temperature reconstruction for the Jura Mountains over the last 14 550 y BP, are proposed as being representative for Central Europe

    Biotic and abiotic controls of nitrogen and phosphorus cycling in Central European forests

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    The functioning and services of Central European forests are threatened by global change and a loss of biodiversity. Nutrient cycling as a key forest function is affected by biotic drivers (e.g., dominant tree species, understory plants, soil organisms) that interact with abiotic conditions (e.g., climate, soil properties). In contrast to grassland ecosystems, evidence for the relationship of nutrient cycles and biodiversity in forests is scarce because the structural complexity of forests limits experimental control of driving factors. Alternatively, observational studies along gradients in abiotic conditions and biotic properties may elucidate the role of biodiversity for forest nutrient cycles. This thesis aims to improve the understanding of the functional importance of biodiversity for nutrient cycles in forests by analyzing water-bound fluxes of nitrogen (N) and phosphorus (P) along gradients in biodiversity in three regions of Germany. The tested hypotheses included: (1) temperate forest canopies retain atmospheric N and retention increases with increasing plant diversity, (2) N release from organic layers increases with resource availability and population size of decomposers but N leaching decreases along a gradient in plant diversity, (3) P leaching from forest canopies increases with improved P supply from recalcitrant P fractions by a more diverse ectomycorrhizal fungal community. In the canopies of 27 forest stands from three regions, 16 % to 51 % of atmospheric N inputs were retained. Regional differences in N retention likely resulted from different in N availability in the soil. Canopy N retention was greater in coniferous than in beech forests, but this was not the case on loessderived soils. Nitrogen retention increased with increasing tree and shrub diversity which suggested complementary aboveground N uptake. The strength of the diversity effect on canopy N uptake differed among regions and between coniferous and deciduous forests. The N processing in the canopy directly coupled back to N leaching from organic layers in beech forests because throughfall-derived N flushed almost completely through the mull-type organic layers at the 12 studied beech sites. The N release from organic layers increased with stand basal area but was rather low (< 10 % of annual aboveground litterfall) because of a potentially high microbial N immobilization and intensive incorporation of litter into the mineral soil by bioturbation. Soil fauna biomass stimulated N mineralization through trophic interactions with primary producers and soil microorganisms. Both gross and net leaching from organic layers decreased with increasing plant diversity. Especially the diversity but not the cover of herbs increased N uptake. In contrast to N, P was leached from the canopy. Throughfall-derived P was also flushed quickly through the mull-type organic layers and leached P was predominantly immobilized in non directly plant-available P fractions in the mineral soil. Concentrations of plant-available phosphate in mineral soil solution were low and P leaching from the canopy increased with increasing concentrations of the moderately labile P fraction in soil and increasing ectomycorrhiza diversity while leaf C:P ratios decreased. This suggested that tree P supply benefited from complementary mining of diverse mycorrhizal communities for recalcitrant P. Canopy P leaching increased in years with pronounced spring drought which could lead to a deterioration of P supply by an increasing frequency of drought events. This thesis showed that N and P cycling in Central European forests is controlled by a complex interplay of abiotic site conditions with biological processes mediated by various groups of organisms, and that diverse plant communities contribute to tightening the N cycle in Central European forests and that diverse mycorrhizal communities improve the limited P availability. Maintaining forest biodiversity seems essential to ensure forest services in the light of environmental change.Die Funktionen und Dienstleistungen mitteleuropäischer Wälder sind durch die globale Umweltkrise und den Verlust an Biodiversität gefährdet. Nährstoffkreisläufe als eine Schlüsselfunktion von Wäldern werden durch biotische (z.B. Hauptbaumart, Unterwuchs, Bodenorganismen) und abiotischen Bedingungen (z.B. Klima, Bodeneigenschaften) beeinflusst, die miteinander interagieren. Im Gegensatz zu Grünlandökosystemen existieren bisher wenige Belege für einen Zusammenhang zwischen Biodiversität und Nährstoffkreisläufen in Wäldern, weil die strukturelle Komplexität von Wäldern die experimentelle Kontrolle von Steuergrössen einschränkt. Alternativ können Beobachtungsstudien entlang von Gradienten abiotischer Bedingungen und biotischer Eigenschaften Aufschluss über die Bedeutung der Biodiversität für Waldnährstoffkreisläufe geben. Mit dieser Arbeit soll das Verständnis über die funktionelle Bedeutung der Biodiversität für Nährstoffkreisläufe in Wäldern verbessert werden, indem wassergebundene Flüsse von Stickstoff (N) und Phosphor (P) entlang von Biodiversitätsgradienten in drei Regionen in Deutschland untersucht werden. Die geprüften Hypothesen umfassten: (1) Waldkronen halten atmosphärische N-Einträge zurück und die Retention nimmt mit zunehmender Pflanzendiversität zu, (2) die N-Freisetzung aus Humusauflagen nimmt mit zunehmender Ressourcenverfügbarkeit und Zersetzerpopulationen zu, während die N-Auswaschung entlang eines Pflanzendiversitätsgradienten abnimmt, (3) die P-Auswaschung aus Waldkronen nimmt mit einer verbesserten P-Bereitstellung aus rekaliztranten P-Fraktionen durch diversere Ektomykorrhizengesellschaften zu. Atmosphärische N-Einträge wurden zu 16 % bis 51 % in den 27 Waldkronen der drei Regionen zurückgehalten. Regionale Unterschiede der N-Rückhaltung resultierten vermutlich aus Unterschieden der N-Verfügbarkeit im Boden. Die Kronen-N-Retention war in Nadelwäldern grösser als in Buchenwäldern, dies galt jedoch nicht für Lössstandorte. Die N-Retention nahm mit zunehmender Baum- und Strauchdiversität zu, was auf komplementäre oberirdische N-Aufnahme hindeutete. Das Ausmass des Diversitätseffektes auf die N-Aufnahme in der Krone unterschied sich zwischen den Regionen sowie zwischen Nadel- und Laubwäldern. Die N-Umsetzung in der Krone wirkte sich auf die N-Auswaschung aus Mullauflagen aus, weil N aus dem Bestandesniederschlag fast vollständig durch die Mullauflagen der 12 untersuchten Buchenwälder gespült wurde. Die N-Freisetzung aus Mullauflagen nahm mit zunehmender Basalfläche zu, war aber aufgrund einer potentiell hohen mikrobiellen N-Immobilisierung und intensiver Streueinarbeitung durch Bioturbation in den Mineralboden gering (< 10 % des oberirdischen Streufalls). Die Biomasse der Bodenfauna stimulierte die N-Mineralisation durch trophische Interaktion mit Primärproduzenten und Bodenmikroorganismen. Sowohl die Brutto- als auch Netto-N-Auswaschung aus Mullauflagen nahm mit zunehmender Pflanzendiversität ab. Vor allem die Diversität von Kräutern, nicht aber der Bedeckungsgrad, erhöhte die N-Aufnahme. Phosphor wurde im Gegensatz zu N aus der Krone ausgewaschen. Bestandesniederschlagbürtiges P wurde ebenfalls rasch durch die Mullauflage gespült und wurde in nicht direkt pflanzenverfügbaren P-Fraktionen im Mineralboden gebunden. Konzentrationen pflanzenverfügbaren Phosphats in der Mineralbodenlösung waren gering. Die P-Auswaschung aus der Krone nahm mit steigender Konzentration der mittelfristig verfügbaren P-Fraktion im Mineralboden sowie steigender Ektomykorrhizendiversität zu, während das C:P-Verhältnis der Blätter abnahm. Dies deutete darauf hin, dass die P-Versorgung der Bäume von einer komplement ären Erschliessung rekalzitranten Phosphors durch diverse Mykorrhizengesellschaften profitierte. Die P-Auswaschung aus der Krone stieg in Jahren mit ausgeprägter Frühjahrstrockenheit an, was angesichts zunehmender Trockenereignisse zu einer Verschärfung der P-Versorgung von Buchenwäldern führen könnte. Diese Arbeit zeigte, dass N- und P-Kreisläufe in mitteleuropäischenWäldern von einem komplexen Zusammenspiel abiotischer Standorteigenschaften und biologischer Prozesse, ausgeübt von verschiedenen Organismengruppen, gesteuert werden, dass diverse Pflanzengesellschaften dazu beitragen, den N-Kreislauf in mitteleuropäischenWäldern zu straffen, und dass eine eingeschränkte P-Versorgung von Wäldern durch diverse Mykorrhizengesellschaften verbessert wird. Die Erhaltung der Waldbiodiversität scheint daher essentiell zu sein, um Walddienstleistungen im Hinblick auf gegenwärtige Umweltveränderungen zu sichern

    Aluminum toxicity in a tropical montane forest ecosystem in southern Ecuador

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    Aluminum phytotoxicity frequently occurs in acid soils (pH < 5.5) and was therefore discussed to affect ecosystem functioning of tropical montane forests. The susceptibility to Al toxicity depends on the sensitivity of the plant species and the Al speciation in soil solution, which can vary highly depending e.g., on pH, ionic strength, and dissolved organic matter. An acidification of the ecosystem and periodic base metal deposition from Saharan dust may control plant available Al concentrations in the soil solutions of tropical montane rainforests in south Ecuador. The overall objective of my study was to assess a potential Al phytotoxicity in the tropical montane forests in south Ecuador. For this purpose, I exposed three native Al non-accumulating tree species (Cedrela odorata L., Heliocarpus americanus L., and Tabebuia chrysantha (Jacq.) G. Nicholson) to increased Al concentrations (0 – 2400 μM Al) in a hydroponic experiment, I established dose-response curves to estimate the sensitivity of the tree species to increased Al concentrations, and I investigated the mechanisms behind the observed effects induced by elevated Al concentrations. Furthermore, the response of Al concentrations and the speciation in soil solution to Ca amendment in the study area were determined. In a final step, I assessed all major Al fluxes, drivers of Al concentrations in ecosystem solutions, and indicators of Al toxicity in the tropical montane rainforest in Ecuador in order to test for indications of Al toxicity. In the hydroponic experiment, a 10 % reduction in aboveground biomass production occurred at 126 to 376 μM Al (EC10 values), probably attributable to decreased Mg concentrations in leaves and reduced potosynthesis. At 300 μM Al, increased root biomass production of T. chrysantha was observed. Phosphorus concentrations in roots of C. odorata and T. chrysantha were significantly highest in the treatment with 300 μM Al and correlated significantly with root biomass, being a likely reason for stimulated root biomass production. The degree of organic complexation of Al in the organic layer leachate, which is central to plant nutrition because of the high root density, and soil solution from the study area was very high (mean > 99 %). The resulting low free Al concentrations are not likely to affect plant growth, although the concentrations of potentially toxic Al3+ increased with soil depth due to higher total Al and lower dissolved organic matter concentrations in soil solutions. The Ca additions caused an increase of Al in the organic layer leachate, probably because Al3+ was exchanged against the added Ca2+ ions while pH remained constant. The free ion molar ratios of Ca2+:Al3+ (mean ratio ca. 400) were far above the threshold (≤ 1) for Al toxicity, because of a much higher degree of organo-complexation of Al than Ca. High Al fluxes in litterfall (8.8 – 14.2 kg ha−1 yr−1) indicate a high Al circulation through the ecosystem. The Al concentrations in the organic layer leachate were driven by the acidification of the ecosystem and increased significantly between 1999 and 2008. However, the Ca:Al molar ratios in organic layer leachate and all aboveground ecosystem solutions were above the threshold for Al toxicity. Except for two Al accumulating and one non-accumulating tree species, the Ca:Al molar ratios in tree leaves from the study area were above the Al toxicity threshold of 12.5. I conclude that toxic effects in the hydroponic experiment occurred at Al concentrations far above those in native organic layer leachate, shoot biomass production was likely inhibited by reduced Mg uptake, impairing photosynthesis, and the stimulation of root growth at low Al concentrations can be possibly attributed to improved P uptake. Dissolved organic matter in soil solutions detoxifies Al in acidic tropical forest soils and a wide distribution of Al accumulating tree species and high Al fluxes in the ecosystem do not necessarily imply a general Al phytotoxicity.Aluminiumtoxizität tritt in sauren Böden bei pH-Werten < 5.5 auf und wurde als ein möglicher Grund für ein verkümmertes Baumwachstum in tropischen Bergregenwäldern diskutiert. Die Anfälligkeit für Al-Toxizität ist von der Pflanzenart abhängig sowie von der Al-Speziierung, die je nach pH-Wert, Ionenstärke und gelöster organischer Substanz (DOM) in der Bodenlösung stark variieren kann. Eine Versauerung des Ökosystems und periodische Baseneinträge mit Saharastäuben könnten pflanzenverfügbare Al-Konzentrationen in tropischen Bergregenwäldern in Südecuador beeinflussen. Das Ziel meiner Studie war es, eine potentielle Al-Phytotoxizität in tropischen Bergregenwäldern Südecuadors abzuschätzen. Zu diesem Zweck habe ich einen hydroponischen Versuch mit drei einheimischen, nicht Al-akkumulierenden Baumarten (Cedrela odorata L., Heliocarpus americanus L., und Tabebuia chrysantha (Jacq.) G. Nicholson) unter ansteigenden Al-Konzentrationen durchgeführt, Dosis-Wirkungskurven erstellt um die Al-Sensitivität der Baumarten zu ermitteln und die Mechanismen untersucht, die zu den im hydroponischen Versuch beobachteten Effekten geführt haben. Des Weiteren wurde der Einfluss von Ca-Einträgen in das Ökosystem auf die Al-Konzentrationen und die Speziierung in der Bodenlösung untersucht. Im letzten Schritt habe ich alle bedeutenden Al-Flüsse, Kontrollgrössen der Al-Konzentrationen in Bodenlösungen und Indikatoren der Al-Toxizität im Untersuchungsgebiet ermittelt. Im hydroponischen Versuch wurde die oberirdische Biomasseproduktion bei Al-Konzentrationen von 126 . 376 μM Al (EC10-Werte) um 10 % reduziert und ist auf eine gestörte Mg-Aufnahme und Verringerung der Photosynthese zurückzuführen. In der Behandlung mit 300 μM Al hat die Wurzelbiomasseproduktion von T. chrysantha signifikant zugenommen, ebenso die P-Gehalte in den Wurzeln. Aluminium in der Bodenlösung aus der organischen Auflage, welche aufgrund der hohen Wurzeldichte eine wichtige Rolle für die Nährstoffaufnahme spielt, war fast vollständig organisch komplexiert (Mittelwert > 99 %). Die Konzentrationen an freiem Al3+ stiegen mit der Bodentiefe, da die DOM Konzentration mit der Bodentiefe abnimmt. Jedoch ist eine toxische Wirkung durch die geringen Konzentrationen an freiem Al3+ unwahrscheinlich. Calciumeinträge bewirkten einen Anstieg der Al-Konzentration in der Bodenlösung aus der organischen Auflage, vermutlich durch den Austausch von Al3+ durch Ca2+-Ionen bei gleichbleibendem pH-Wert. Aufgrund der weitaus stärker ausgeprägten Komplexierung von Al gegenüber Ca waren die molaren Ca2+:Al3+-Ionen Verhältnisse (Mittelwert ca. 400) deutlich über dem Grenzwert (≤ 1) für Al-Toxizität. Hohe Al-Flüsse im Streufall (8.8 - 14.2 kg ha−1 yr−1) deuten auf einen ausgeprägten Al-Kreislauf im Ökosystem. Die Al-Konzentrationen in der Bodenlösung aus der organischen Auflage sind mit der Versauerung des Ökosystems zwischen 1999 und 2008 signifikant angestiegen. Mit Ausnahme von zwei Al-Akkumulatoren und einer nicht-akkumulierenden Spezies, lagen die molaren Ca:Al-Verhältnisse in Blättern von Waldbäumen aus dem Untersuchungsgebiet über dem Al-Toxizitätsgrenzwert von 12.5. Daraus schliesse ich, dass toxische Effekte im hydroponischen Versuch bei Al-Konzentrationen auftraten, die deutlich über den Konzentrationen in der Bodenlösung aus der organischen Auflage liegen. Der Rückgang der oberirdischen Biomasseproduktion mit steigender Al-Konzentration im hydroponischen Versuch wurde durch eine verringerte Mg-Aufnahme und damit reduzierte Photosynthese verursacht. Eine Stimulation der Wurzelbiomasseproduktion bei niedrigen Al-Konzentrationen ist vermutlich einer verbesserten P-Aufnahme zuzuschreiben. Die toxische Wirkung von Al in sauren tropischen Waldböden wird durch Komplexierung mit DOM reduziert. Eine weite Verbreitung von Al-akkumulierenden Pflanzen und hohe Al-Flüsse im Ökosystem implizieren nicht zwangsläufig eine Al-Phytotoxizität

    Konventionelle Laparoskopie versus Handheld Roboter: eine Pelvitrainer Studie zum objektiven und subjektiven Vergleich des Terumo© Kymerax© Precision-Drive Articulating Surgical System mit konventionellen laparoskopischen Instrumenten

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    EINLEITUNG Anhand eines Pelvitrainer Modells wurde ein sogenannter „Handheld Roboter“ (Kymerax© Precision- Drive Articulating Surgical System von Terumo©) mit konventionellen laparoskopischen Instrumenten verglichen. Das Kymerax© System verfügt über eine Instrumentenspitze, welche durch Knöpfe am Handgriff zusätzlich abgewinkelt und rotiert werden kann. METHODE 45 Probanden wurden in 2 Erfahrungsgruppen aufgeteilt: 20 ExpertInnen (mehr als 50 selbstständig durchgeführte laparoskopische Operationen pro Jahr) und 25 StudentInnen (keine Erfahrung in der Laparoskopie). Sie führten 6 standardisierte Übungen durch, wobei die ersten beiden Übungen jeweils nur der Instrumenteninstruktion dienten und nicht ausgewertet wurden. In den restlichen 4 Übungen wurden Zeit, Fehleranzahl und Präzision erfasst. Es wurde in 2 Gruppen randomisiert. Eine Gruppe führte die Übungen zuerst mit dem konventionellen System und dann mit dem Kymerax© System durch. Bei der anderen Gruppe erfolgten die Übungen in umgekehrter Reihenfolge. Am Ende beantworteten die Teilnehmer Fragen zu den Übungen und den Operationssystemen. Die Daten wurden mittels Varianzanalyse ausgewertet. RESULTATE In allen 4 gemessenen Übungen brauchten die Probanden mit Kymerax© signifikant mehr Zeit (20%-40%). Vorteile des Kymerax© Systems waren eine bessere Nadelkontrolle bei einer auf den Operateur gerichteten Stichrichtung, eine geringere Abweichung beim Schneiden einer graden Linie, sowie ein geringeres Ausfransen der Schnittlinie beim graden wie beim runden Schneiden. Im Gegensatz zu den Experten kamen Studenten, welche das Kymerax© System in der zweiten Runde verwendeten, besser mit diesem zu Recht, als Ihre Studentenkollegen, die das Kymerax© System in der ersten Runde verwendeten. In der Befragung gaben über 90% der Teilnehmer an, dass das Kymerax© System bei der Durchführung der Übungen einen Vorteil bringt. Die Probanden empfanden jedoch die Bedienung als gewöhnungsbedürftig und erschöpften mit dem Kymerax© System schneller. Bemängelt wurde beim Kymerax© System die nicht freie Rotation, die eingeschränkte Abwinklung, die Sichteinschränkung durch den 7mm Schaft sowie die Ergonomie des Handgriffs. DISKUSSION Das Kymerax© System bringt Vorteile bei gewissen komplexen laparoskopischen Aufgaben. Der Preis hierfür ist die langsamere Durchführung der Aufgaben, die längere Angewöhnungszeit an das Instrument sowie die schnellere Ermüdung des Benutzers. Das System zeigt ein grosses Potential für die laparoskopische Chirurgie, jedoch sind weitere Verbesserungen notwendig. Von der Firma Terumo© wurde zwischenzeitlich das Operationssystem vom Markt genommen

    Service level agreements-driven management of distributed applications in cloud computing environments

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    Advancements in cloud computing have enabled the proliferation of distributed applications, which require management and control of multiple services. However, without an efficient mechanism for scaling services in response to changing workload conditions, such as number of connected users, application performance might suffer, leading to violations of Service Level Agreements (SLA) and possible inefficient use of hardware resources. Combining dynamic application requirements with the increased use of virtualised computing resources creates a challenging resource Management context for application and cloud-infrastructure owners. In such complex environments, business entities use SLAs as a means for specifying quantitative and qualitative requirements of services. There are several challenges in running distributed enterprise applications in cloud environments, ranging from the instantiation of service VMs in the correct order using an adequate quantity of computing resources, to adapting the number of running services in response to varying external loads, such as number of users. The application owner is interested in finding the optimum amount of computing and network resources to use for ensuring that the performance requirements of all her/his applications are met. She/he is also interested in appropriately scaling the distributed services so that application performance guarantees are maintained even under dynamic workload conditions. Similarly, the infrastructure Providers are interested in optimally provisioning the virtual resources onto the available physical infrastructure so that her/his operational costs are minimized, while maximizing the performance of tenants’ applications. Motivated by the complexities associated with the management and scaling of distributed applications, while satisfying multiple objectives (related to both consumers and providers of cloud resources), this thesis proposes a cloud resource management platform able to dynamically provision and coordinate the various lifecycle actions on both virtual and physical cloud resources using semantically enriched SLAs. The system focuses on dynamic sizing (scaling) of virtual infrastructures composed of virtual machines (VM) bounded application services. We describe several algorithms for adapting the number of VMs allocated to the distributed application in response to changing workload conditions, based on SLA-defined performance guarantees. We also present a framework for dynamic composition of scaling rules for distributed service, which used benchmark-generated application Monitoring traces. We show how these scaling rules can be combined and included into semantic SLAs for controlling allocation of services. We also provide a detailed description of the multi-objective infrastructure resource allocation problem and various approaches to satisfying this problem. We present a resource management system based on a genetic algorithm, which performs allocation of virtual resources, while considering the optimization of multiple criteria. We prove that our approach significantly outperforms reactive VM-scaling algorithms as well as heuristic-based VM-allocation approaches

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