694 research outputs found

    Noise- constrained switching times for heteroclinic computing

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    Heteroclinic computing offers a novel paradigm for universal computation by collective system dynamics. In such a paradigm, input signals are encoded as complex periodic orbits approaching specific sequences of saddle states. Without inputs, the relevant states together with the heteroclinic connections between them form a network of states-the heteroclinic network. Systems of pulse-coupled oscillators or spiking neurons naturally exhibit such heteroclinic networks of saddles, thereby providing a substrate for general analog computations. Several challenges need to be resolved before it becomes possible to effectively realize heteroclinic computing in hardware. The time scales on which computations are performed crucially depend on the switching times between saddles, which in turn are jointly controlled by the system's intrinsic dynamics and the level of external and measurement noise. The nonlinear dynamics of pulse-coupled systems often strongly deviate from that of time-continuously coupled (e.g., phase-coupled) systems. The factors impacting switching times in pulse-coupled systems are still not well understood. Here we systematically investigate switching times in dependence of the levels of noise and intrinsic dissipation in the system. We specifically reveal how local responses to pulses coact with external noise. Our findings confirm that, like in time-continuous phase-coupled systems, piecewise-continuous pulse-coupled systems exhibit switching times that transiently increase exponentially with the number of switches up to some order of magnitude set by the noise level. Complementarily, we show that switching times may constitute a good predictor for the computation reliability, indicating how often an input signal must be reiterated. By characterizing switching times between two saddles in conjunction with the reliability of a computation, our results provide a first step beyond the coding of input signal identities toward a complementary coding for the intensity of those signals. The results offer insights on how future heteroclinic computing systems may operate under natural, and thus noisy, conditions. Published by AIP Publishing

    Klassifizierung von Landbedeckung mit Hilfe von Deep Learning : Klassifizierung der Landbedeckung im Zillertal mit Hilfe von in ArcGIS Pro implementierten Deep Learning Algorithmen

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    eingereicht von: Maximilian VoitAbstract in englischer SpracheMasterarbeit Universität Innsbruck 202

    Klassifizierung von Landbedeckung mit Hilfe von Deep Learning : Klassifizierung der Landbedeckung im Zillertal mit Hilfe von in ArcGIS Pro implementierten Deep Learning Algorithmen

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    eingereicht von: Maximilian VoitAbstract in englischer SpracheMasterarbeit Universität Innsbruck 202

    [Stammbuch Hans Christoph Voit von Wendelstein] / Hanß Christoff Voiit von Wendelstein

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    [STAMMBUCH HANS CHRISTOPH VOIT VON WENDELSTEIN] / HANSS CHRISTOFF VOIIT VON WENDELSTEIN [Stammbuch Hans Christoph Voit von Wendelstein] / Hanß Christoff Voiit von Wendelstein ( - ) Cover ( - ) Vorderer Spiegel, Signaturenvermerk ( - ) Beschreibung (6v-7r) Wappenstammbaum ( - ) Voit von Wendelstein, Hans Christoph; Blatt 10 (9v 10r) Friedrich, IV., Pfalz, Kurfürst; Blatt 12 (11v 12r) Moritz, Hessen-Kassel, Landgraf; Blatt 13 (12v 13r) Wilhelm Ludwig, Nassau-Dillenburg, Graf; Blatt 33r, 1. Eintrag (32v 33r) Johann, VI., Nassau-Dillenburg, Graf; Blatt 33r, 2. Eintrag (32v 33r) Georg, Nassau-Catzenellenbogen, Graf; Blatt 33v, 1. Eintrag (33v 34r) Ernst Casimir, Nassau-Diez, Graf; Blatt 33v, 2. Eintrag (33v 34r) Johann, VII., Nassau-Siegen, Graf; Blatt 34 (33v 34r) Solms-Laubach, Albert Otto von; Blatt 38r (37v 38r) Solms-Laubach, Wolfgang von; Blatt 38v, 1. Eintrag (38v 39r) Solms-Laubach, Friedrich Magnus von; Blatt 38v, 2. Eintrag (38v 39r) Johann, VIII., Nassau-Siegen, Graf; Blatt 42 (41v 42r) Adolf, Nassau-Siegen, Graf; Blatt 43 (42v 43r) Dohna, Abraham von; Blatt 45 (44v 45r) Hoyos, Johann Balthasar von; Blatt 46 (45v 46r) Truchsess von Waldburg, Wilhelm Heinrich; Blatt 47v (47v 48r) Meggau, Ferdinand Helfried von; Blatt 48r (47v 48r) Meggau, Georg Helfried von; Blatt 48v (48v 49r) Zobl, Johann Christoph von; Blatt 49 (48v 49r) Kunowitz, Johann Dietrich von; Blatt 50v (50v 51r) Glöss, Hildebrand Reimbert von; Blatt 50v-51r (51v 52r) Unbekannt; Blatt 53r (52v 53r) Unbekannt; Blatt 54r, 1. Eintrag (53v 54r) Unbekannt; Blatt 54r, 2. Eintrag (53v 54r) Unbekannt; Blatt 55v (55v 56r) Crailsheim, Wolf von; Blatt 56r (55v 56r) Unbekannt; Blatt 58r, 1. Eintrag (57v 58r) Unbekannt; Blatt 58r, 2. Eintrag (57v 58r) Unbekannt; Blatt 58r, 3. Eintrag (57v 58r) Reyger, Arnold von; Blatt 59 (58v 59r) Unbekannt; Blatt 63v (63v 64r) Unbekannt; Blatt 64r (63v 64r) Einträge; Blatt 63v-74r (64v 65r) Freudenberg, Ludwig von; Blatt 77 (76v 77r) Steinling, Erhard von; Blatt 78 (77v 78r) Vianesi, Franz; Blatt 81v, 1. Eintrag (81v 82r) Vianesi, Ludwig; Blatt 81v, 2. Eintrag (81v 82r) Vianesi, Heinrich; Blatt 81v, 3. Eintrag (81v 82r) Unbekannt; Blatt 83v (83v 84r) Fuchs, Hans Wilhelm; Blatt 89 (88v 89r) Holzschuher, Eustachius Carl; Blatt 94 (93v 94r) Unbekannt; Blatt 95r (94v 95r) Unbekannt; Blatt 95v (95v 96r) Nadler, Ferdinand; Blatt 96r (95v 96r) Unbekannt; Blatt 97r (96v 97r) Unbekannt; Blatt 99r (98v 99r) Unbekannt; Blatt 99v (99v 100r) Segar, Francis; Blatt 102r (101v 102r) Pfintzing, Siegfried; Blatt 102v (102v 103r) Lucas, Burkhard; Blatt 104r (103v 104r) Hoelenius, Johannes; Blatt 104v (104v 105r) Khellner, Christoph; Blatt 105r (104v 105r) Murr, Johann Hieronymus; Blatt 106 (105v 106r) Unbekannt; Blatt 107r (106v 107r) Hanfelder, Wolf; Blatt 108r (107v 108r) Unbekannt; Blatt 109 (108v 109r) Edel, Johann Jacob; Blatt 110 (109v 110r) Pfand, Marcus Friedrich; Blatt 111 (110v 111r) Schedel, Sebastian; Blatt 112r (111v 112r) Teuber, Hans; Blatt 112v (112v 113r) Dürnberger, Adam; Blatt 114r (113v 114r) Adoltzheim, Georg Dietrich von; Blatt 114v (114v 115r) Khegel, Sebastian; Blatt 115 (114v 115r) Unbekannt; Bl. 116r (115v 116r) Kriechbaum, Carl; Blatt 117r (116v 117r) Jungen, Hans Hector zum; Blatt 117v (117v 118r) Vogt, Nicolaus; Blatt 118r (117v 118r) Seyler, Abraham; Blatt 118v (118v 119r) Richter, Johannes; Blatt 119 (118v 119r) Merseburger, Dominic; Blatt 120 (119v 120r) Wenceslaus, Johannes; Blatt 121 (120v 121r) Junckher, Georg; Blatt 122 (121v 122r) Grötsch, Philipp; Blatt 123 (122v 123r) Hompf, Nicolaus; Blatt 124 (123v 124r) Müller, Michael; Blatt 125 (124v 125r) Goldstein, Kilian; Blatt 126 (125v 126r) Unbekannt; Blatt 127 (126v 127r) Römersthal, Wolfgang Simon von; Blatt 128 (127v 128r) Schönefeld, Johann von; Blatt 129 (128v 129r) Unbekannt; Blatt 130 (129v 130r) Leuchsner, Johann; Blatt 131 (130v 131r) Geiger, Stephan; Blatt 137v (137v 138r) Reitmor, Matthäus; Blatt 138r (137v 138r) Reisner, Balthasar; Blatt 138v (138v 139r) Im Hof, Wilhelm; Blatt 139r (138v 139r) Scheurl von Defersdorf, Gabriel; Blatt 139v (139v 140r) Altershamer, Wilhelm; Blatt 144r, 1. Eintrag (143v 144r) Altershamer, Maximilian; Blatt 144r, 2. Eintrag (143v 144r) Trainer, Johann Sigmund; Blatt 145 (144v 145r) Fürleger, Christoff; Blatt 146 (145v 146r) Haunoldt, David; Blatt 147r (146v 147r) Wellersleben, Wolf Caspar von; Blatt 147v (147v 148r) Brickheim, Reinhard Wilhelm von; Blatt 148 (147v 148r) Hofmann, Caspar; Blatt 150r (149v 150r) Aichbrunn, Georg Gustav; Blatt 150v (150v 151r) Aichbrunner, Philipp Ernst; Blatt 151 (150v 151r) Unbekannt; Blatt 152v (152v 153r) Unbekannt; Blatt 153v (153v 154r) Unbekannt; Blatt 154r (153v 154r) Unbekannt; Blatt 155r (154v 155r) Unbekannt; Blatt 156v, 1. Eintrag (156v 157r) Unbekannt; Blatt 156v, 2. Eintrag (156v 157r) Unbekannt; Blatt 157r (156v 157r) Unbekannt; Blatt 157v (157v 158r) Unbekannt; Blatt 158r (157v 158r) Unbekannt; Blatt 159r (158v 159r) Unbekannt; Blatt 160v (160v 161r) Unbekannt; Blatt 161r (160v 161r) Stockhausen, Hans Friedrich von; Blatt 162 (161v 162r) Curio, Hieronymus; Blatt 163r (162v 163r) Brand, Christoph Heinrich von; Blatt 163v (163v 164r) Rendell, Wilhelm; Blatt 164r (163v 164r) Unbekannt; Blatt 164v (164v 165r) Habell, Johann Ernst von; Blatt 165r (164v 165r) Unbekannt; Blatt 166 (165v 166r) Unbekannt; Blatt 167v (167v 168r) Lehndorff, Albrecht von; Blatt 168 (167v 168r) Reitzenstein, Philipp Wilhelm von; Blatt 169v (169v 170r) Unbekannt; Blatt 173r (172v 173r) Freudemann, Anton; Blatt 174v (174v 175r) Ziateczka, Adalbert; Blatt 175r (174v 175r) Unbekannt; Blatt 175v (175v 176r) Pfanzelt, Georg; Blatt 176 (175v 176r) Landshuter, Wolf; Blatt 177 (176v 177r) Falckenberg, Theodor von; Blatt 180r (179v 180r) Einsiedel, Johann Wolf von; Blatt 180v, 1. Eintrag (180v 181r) Einsiedel, Heinrich Friedrich von; Blatt 180v, 2. Eintrag (180v 181r) Einsiedel, Georg Haubold von; Blatt 181r, 1. Eintrag (180v 181r) Unbekannt; Blatt 181r, 2. Eintrag (180v 181r) Unbekannt; Blatt 181v (181v 182r

    Epitaph von Johann Philipp Voit (1653)

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    Titel fingiertOrt: Salzburg, St. Sebastian, Friedhofsarkade 36Literatur: Brandhuber Christoph, Fussl Maximilian: In Stein gemeißelt. Salzburger Barockinschriften erzählen. Mit kunsthistorischen Beschreibungen von Roswitha Juffinger, Salzburg/Wien 2017 (= uni:bibliothek 6, hg. von Schachl-Raber Ursula), 306–307. (https://eplus.uni-salzburg.at/urn:nbn:at:at-ubs:3-27477

    Contact Mechanics and Adhesion of Polymeric Soft Matter Particles in Aqueous Environment

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    In the framework of this thesis, a study was conducted dealing with a strategy to change the mechanical properties of microgel particles using inwards-interweaving self-assembly post-synthesis. This technique was invented by my cooperation partners of the Trau group, and they prepared all particles studied. Exemplarily, agarose microparticles were used to interweave a defined shell of complexed poly(allylamine) (PA) and poly(styrenesulfonic acid) (PSS) into such particles. Thereby, the shell thickness can be well-defined. Adjusting the concentration of PA and the incubation time, the filling of the particles can be readily controlled up to complete filling. By adding excessive PSS, the diffusion-controlled shell formation stops by complexation. The shell thickness of individual particles was determined through fluorescence-labeled PA and confocal laser scanning microscopy. The mechanical properties of single particles were inferred by AFM with an attached colloidal probe (CP). Here, a non-linear increase of the elastic modulus (E-modulus) from 10 to 190 kPa was determined while the shell thickness increased from 10 to 24 µm. After adding a second shell, a further gain to 520 kPa on average can be realized. Furthermore, a new concept was developed by Mr. Fery and me to change the surface mechanical properties of mircogel particles by applying a thermal trigger. Meanwhile, a particular focus was laid to maintain constant adhesive properties at every temperature. First, crosslinked poly(N-isopropyl acrylamide) (PNIPAM) particles are prepared by droplet microfluidics. These gelled particles are injected into a second microfluidic device and surrounded by an aqueous solution of uncrosslinked poly(acrylamide) (PAAM). At a second junction, droplets are formed via the cut-off effect of the continuous organic solvent. The droplets now contain the crosslinked PNIPAM core and a thin uncrosslinked PAAM liquid shell. After a short diffusion of PAAM polymers into the core they are crosslinked by UV-light. These experiments were performed by our cooperation partners of the Seiffert group. I applied temperature-controlled CP-AFM to obtain the resulting adhesive and mechanical properties of individual particles. Here, the core-shell particles behaved similarly to plain PNIPAM particles displaying the typical increase in E-modulus at temperatures above 34°C, however lower in magnitude. Further, no temperature effect on the interfacial interaction for these core-shell particles was detected. While one focus of the study above was on constant adhesion, in the following section, a new synthetic approach for mussel inspired underwater adhesives, and their characterization is presented. Based on a peptide sequence of ten amino acids, which is found frequently in natural mussel foot proteins, a new polymerization route was developed by my cooperation partners of the Börner group. Possible reaction pathways were investigated with specifically designed model reaction and analyzed using mass spectroscopy and gel permeation chromatography. The resulting polymers were further characterized using high-performance liquid chromatography and SDS-page. Nanometer thick coatings of these synthetic polymers revealed an excellent persistence even against highly concentrated salt solutions measured by quartz crystal microbalance with dissipation experiments. My contribution was the investigation of the work of adhesion necessary to detach a microparticle from such a coating by CP-AFM in an aqueous environment. Here, the newly developed synthetic polymer provided higher adhesive strength, up to 10.9 mJ m- 2, compared to comparable natural mussel foot proteins.Im Rahmen dieser Arbeit, wurde eine Studie durchgeführt, welche die Möglichkei¬ten der nachträglichen Elastizitätsveränderung von Mikrogelpartikeln mittels „nach Innen gerichteter, verwebender Selbstassemblierung“ (engl. inwards-interweaving self-as¬sembly) beleuchtet. Diese Technik wurde von meinen Kooperationspartnern aus der Gruppe von Herrn Trau entwickelt. Am Bespiel von Agarose Mikropartikeln, kann mittels dieser Technik eine definierte Schale aus Polyallylamin (PA) und Polystyrolsulfonsäure (PSS) in das Partikel verwoben werden. Die Schalendicke kann dabei kontrolliert variiert werden, bis hin zur vollständigen Ausfüllung des Partikels, in dem die Konzentration von PA und die Inkubationszeit angepasst werden. Durch Zugabe eines Überschusses an PSS wird der diffusionsgesteuerte Schalenaufbau durch Komplexierung beendet. Die Schalendicke der individuellen Partikel wurde mittels Fluoreszenzmarkierung und konfokaler Laser Raster¬mikroskopie (engl. confocal laser scanning microscopy) ermittelt. Die mechanische Cha¬rakterisierung einzelner Partikel durch AFM und kolloidaler Sonde (engl. colloidal probe, CP) ergab eine nicht lineare Erhöhung des Elastizitätsmoduls (E-Modul) von 10 auf 190 kPa bei einem Schalendicken Zuwachs von 10 auf 24 µm. Durch eine zweite Schale, in der Ersten, konnte der E-Modul auf im Mittel 520 kPa gesteigert werden. Weiterführend, wurde von mir und Herrn Fery ein neues Konzept entwickelt, um eine mechanische, oberflächliche Verhärtung von Mikrogelpartikel durch Temperaturver¬änderung zu induzieren mit einem Augenmerk, dass sich die Adhäsionseigenschaften nicht verändern. Zunächst wurden von meinen Kooperationspartnern aus der Gruppe von Herrn Seiffert vernetzte Poly-N-isopropylacrylamid (PNIPAM) Partikel mittels Tropfenmikroflu¬idik hergestellt. In einem zweiten Mikrofluidik Experiment wurde diese Partikel mit einer wässrigen Lösung von Polyacrylamid (PAAM, unvernetzt) umgeben bevor es zu einer Tropfenbildung in der organischen Phase kommt. Nach kurzer Diffusionszeit der PAAM Polymerketten in die Kernpartikel, wurde die PAAM Schale mittels UV-Licht querver-netzt. In temperaturkontrollierten CP-AFM Untersuchungen habe ich die resultierenden Adhäsions- und mechanischen Eigenschaften auf der Einzelpartikel Ebene bestimmt. Hier¬bei konnte bei den Kern-Schale Partikeln der für bloße PNIPAM Partikel typische E-Modul anstieg oberhalb von 34°C nachgewiesen werden, jedoch mit verminderten Absolutwerten. Eine begleitende Veränderung der adhäsiven Eigenschaften der Kern-Schale Partikel konnte dabei nicht beobachtet werden. Lag ein Fokus der vorherigen Arbeit auf konstanten Wechselwirkungen, behandelt der dritte Teil der Ergebnisse, einen neuen Synthese Ansatz zur Herstellung Muschel in¬spirierter Unterwasser Adhäsiva und deren Charakterisierung. Basierend auf einer natürli¬chen Peptidsequenz, wurde eine enzymatische Polymerisationsroute von meinen Koopera¬tionspartner aus der Börner Gruppe entwickelt. Der Reaktionsverlauf wurde durch neu de¬signte Modelreaktion untersucht und mittels Massenspektroskopie und GPC analysiert, das resultierende Polymer zusätzlich mit HPLC und SDS-page. Nanometer dicke Beschichtun¬gen dieser Muschel inspirierten Polymer wiesen eine sehr gute Beständigkeit gegen hoch konzentrierten Salzlösung in QCM-D Experimenten auf. Die Adhäsionsarbeit, welche nö¬tig ist um eine Mikropartikel von diesen in wässeriger Lösung zu entfernen, wurde von mir mittels CP-AFM bestimmt. Nach meiner Erweiterung einer bekannten Adhäsionstheorie, konnten für das synthetische Polymer höhere Werte als für vergleichbare Natürliche von bis zu 10.9 mJ m-2 bestimmt werden

    Transient Dynamics in Heteroclinic Networks

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    Historically, the study of dynamical systems was primarily focussed on attractors, describing the dynamics in the large-time limit. However, many dynamical processes are intrinsically transient. Dynamics comprising long-lasting transients are relevant to applications in ecological systems or cognitive processes, for example. There are different ways in which transient dynamics are realized. One of them is via heteroclinic cycles or heteroclinic networks, which consist of saddles connected by heteroclinic orbits. In these systems, the dynamics continuously switches between different metastable states. When realized in the framework of evolutionary game theory, metastable states correspond to states with one dominating population, which is the winner only temporarily. Accordingly, these games are also termed winnerless competition. This thesis focusses on two aspects of heteroclinic dynamics. Firstly, we construct and analyse a hierarchically structured heteroclinic network. It constitutes a hierarchical attractor composed of multiple levels of winnerless competition. We demonstrate that this hierarchy in phase space translates to a hierarchy in timescales, whereby the heteroclinic switching on the slower timescale modulates the dynamics on the faster timescale. Our system thus presents a realization of dynamics that are nested, and in addition also self-similar by construction. We derive analytically the dependence of the ratio of timescales on model parameters and initial conditions via a Poincaré map approach. Moreover, we show how the hierarchy transfers to spatial patterns when multiple units of the system are assigned to a spatial lattice and coupled by diffusion. In this spatial system, we observe a large dimensional reduction when a multitude of hierarchical heteroclinic networks synchronizes to the dynamics of a single such network. In the broader context of evolutionary game theory, our construction method allows selecting in advance which [...

    A hierarchical heteroclinic network

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    We consider a heteroclinic network in the framework of winnerless competition of species. It consists of two levels of heteroclinic cycles. On the lower level, the heteroclinic cycle connects three saddles, each representing the survival of a single species; on the higher level, the cycle connects three such heteroclinic cycles, in which nine species are involved. We show how to tune the predation rates in order to generate the long time scales on the higher level from the shorter time scales on the lower level. Moreover, when we tune a single bifurcation parameter, first the motion along the lower and next along the higher-level heteroclinic cycles are replaced by a heteroclinic cycle between 3-species coexistence-fixed points and by a 9-species coexistence-fixed point, respectively. We also observe a similar impact of additive noise. Beyond its usual role of preventing the slowing-down of heteroclinic trajectories at small noise level, its increasing strength can replace the lower-level heteroclinic cycle by 3-species coexistence fixed-points, connected by an effective limit cycle, and for even stronger noise the trajectories converge to the 9-species coexistence-fixed point. The model has applications to systems in which slow oscillations modulate fast oscillations with sudden transitions between the temporary winners

    Emerging criticality at bifurcation points in heteroclinic dynamics

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    Heteroclinic dynamics is a suitable framework to describe transient dynamics that is characteristic for ecological as well as neural systems, in particular for cognitive processes. We consider different heteroclinic networks and zoom into the dynamics that emerges right at different bifurcation points. We identify features of criticality such as a proliferation of the dynamical repertoire and slowing down of the dynamics at the very bifurcations and in their immediate vicinity. It qualifies these bifurcation points as candidates for working points in systems which store and transfer information. We observe the emergence of a heteroclinic cycle between three manifolds that are densely covered by periodic orbits. Which periodic orbits are selected sensitively depends on the initial conditions due to hidden conservation laws. Our results add to the general observation that emergent features may be expected at borderlines, here between different dynamical regimes in heteroclinic dynamics
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