Library

Description: Wir beschreiben die Optimierung des Nahverkehrsnetzes der Stadt Karlsruhe im Zusammmenhang mit den Baumaßnahmen der sogenannten Kombilösung.

Description: Dieses Dokument fasst den Stand der mathematischen Modellierung von Preissystemen des öV mittels eines am ZIB entwickelten Tarifgraphenmodells zusammen. Damit sind sehr einfache und konzise Beschreibungen von Tarifstrukturen möglich, die sich algorithmisch behandeln lassen: Durch das zeitgleiche Tracken eines Pfades im Routinggraphen im Tarifgraphen kann schon während einer Routenberechnung der Preis bestimmt werden. Wir beschreiben zunächst das Konzept. Die konkrete Realisierung wird im Folgenden beispielhaft an den Tarifsystemen der Verkehrsverbünde Warnow, MDV, Vogtland, Bremen/Niedersachsen, Berlin/Brandenburg und Mittelsachsen erläutert. Anschließend folgen Überlegungen zur konkreten Implementierung von Kurzstrecken-Tarifen und zur Behandlung des Verbundübergriffs.

Description: Das Wind-Interpolation-Problem (WIP) ist ein bisher selten diskutiertes Problem der Flugplanungsoptimierung, bei dem es darum geht, Wind-Komponenten auf einer Luftstraße zu approximieren. Anhand von Winddaten, die vektoriell an den Gitterpunkten eines den Globus umspannenden Gitters vorliegen, soll bestimmt werden, wie viel Wind entlang der Luftstraße und quer zu ihr weht. Thema dieser Arbeit ist ein Spezialfall des WIP, nämlich das statische WIP auf einer Planfläche (SWIPP). Dazu wird zuerst ein Algorithmus besprochen, der das SWIPP zwar löst, aber einem Ansatz zugrunde liegt, der bei genauerem Hinsehen nicht sinnvoll erscheint: hier wird Wind zwischen vier Punkten interpoliert, wozu es keine triviale Methode gibt. Ähnlich zu diesem Algorithmus, der heute als State-of-the-Art gilt, wird als Ergebnis dieser Arbeit ein neuer Algorithmus vorgestellt, der das SWIPP akkurater und schneller löst. Hier wird deutlich seltener auf die Interpolation zwischen vier Punkten zurückgegriffen - stattdessen wird fast immer linear zwischen zwei Punkten interpoliert. Die Algorithmen zum Lösen des SWIPP werden auf ihre Genauigkeit, asymptotische Laufzeit und Geschwindigkeit untersucht und verglichen. Als Testareal dienen zum einen echte Wetterdaten sowie das Luftstraßennetz, das die Erde umspannt, und zum anderen ein eigens generiertes Windfeld und fiktive Luftstraßen. Es wird gezeigt, dass der hier vorgestellte Algorithmus die State-of-the-Art-Variante in allen genannten Aspekten übertrifft.

Description: OPUS wurde als Dokumentenserver konzipiert und ursprünglich nicht für den Nachweis von Forschungsdaten angelegt. Mit vergleichsweise geringem Aufwand können dennoch Forschungsdaten als Supplementary Material zu Zeitschriftenbeiträgen publiziert werden. Auch reine Forschungsdatenpublikationen können via OPUS veröffentlicht werden, selbst wenn die gegenwärtig auf Textpublikationen zugeschnittene Metadatenerfassung weniger gut für die Beschreibung reiner Forschungsdaten geeignet ist. Ein Unterschied zu anderen Systemen und Anwendungsszenarien besteht in der Beschränkung, großvolumige Daten nicht innerhalb von OPUS selbst vorzuhalten. Der für das institutionelle Repository des Zuse-Instituts Berlin konzipierte pragmatische Lösungsansatz ist in OPUS ohne zusätzliche Programmierung umsetzbar und skaliert für beliebig große Forschungsdatensätze.

Description: Viele Firmen nutzen für ihre eigenen Softwareentwicklungen verschiedene Server mit unterschiedlichen Konfigurationen. Manche Server werden dazu eingestzt das Verhalten einer Software in einer bestimmten Umgebung zu testen und andere dienen zur Bereitstellung der Software für den Endnutzer. Hierbei ist es wichtig, dass die Konfiguration der Server regelmäßig überprüft wird. Eine solche Sicherstellung der Deployment- und Umgebungs-Integrität wird meistens durch eine Mitarbeiter der Firma oder durch einen externen Dienstleister erbracht. D.h. die Firma muss sich auf die Zuverlässigkeit eines Mitarbeiters oder einer externen Dienstleistung verlassen, bie zunehmender Komplexität ist sie sogar abhängig. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, zu untersuchen, ob die Sicherstellung der Deployment- und Umgebungs-Integrität durch automatisierte kryptografische Beweise, anstelle externer Dienstleistungen oder anderer Mitarbeiter, gewährleistet werden kann. Als Anwendungsfall dient die Toll Collect GmbH. Im ersten Teil dieser Arbeit wird das Matheamtische Modell einer Blockchain erläutert. die Blockchain wurde erstmals in einem Dokument, welches unter dem Pseudonym Satoshi Nakamoto veröffentlicht wurde, beschrieben. Die erste große Anwendungen der Blockchain ist das dezentrale Zahlungssystem Bitcoin. Im zweiten Teil dieser Arbeit wird die Softwareimplementierung vorgestellt, welche im Rahmen dieser Arbeit entstanden ist. Mithilfe dieses Programms kann die Deployment- und Umgebungs-Integrität durch eine heirführ entwickelte Blockchainlösung dezentralisiert werden. Es wird außerdem der Übergang vom Mathematischen Modell zur Implementierung gezeigt.

Description: In dieser Arbeit wird die Platzierung von Ladestationen für Elektrobusse untersucht. Dabei soll für eine Menge an gegebenen Linien eine Menge an Ladestationen gefunden werden, sodass jede Linie mit Nutzung der Ladestationen befahren werden kann und gleichzeitig die Kosten minimal sind. Zunächst wird der Fall betrachtet, dass die Batterie an jeder Station komplett vollgeladen werden könnte. Dieses Problem stellt sich als NP-schwer heraus. Für einige einfachere Fällewerden zudem Algorithmen entwickelt und untersucht. Anschließend wird der Fall einer unbegrenzt großen Batterie betrachtet, wobei an jeder Station derselbe Wert geladen werden kann. Auch dieses Problem ist NP-schwer. Erneut werden Algorithmen zur Lösung vereinfachter Problemstellungen gegeben und analysiert. Wird zudem angenommen, an jeder Station würde ein individueller Wert geladen, so ist das Problem schon für nur eine einzige Linie NP-schwer. Dennoch werden zwei exakte und ein approximierender Algorithmus entwickelt. Schließlich wird eine Batteriekapazität hinzugefügt und die zuvor entwickelten Algorithmen werden entsprechend angepasst. Für die abschließende Problemdefinition werden verschiedene Batteriegrößen betrachtet und es werden zwei gemischt-ganzzahlige Programme aufgestellt. Anhand von existierenden Buslinien aus Berlin werden diese untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass die Batteriekosten einen deutlich größeren Teil der Kosten ausmachen als die Ladestationen. Zudem sollten kleinere Batterien statt größerer und mehr Ladestationen genutzt werden.

Description: Die enge Zusammenarbeit der vier Berliner Universitätsbibliotheken1 reicht weit zurück. Bereits vor der Jahrtausendwende haben die Berliner Universitätsbibliotheken (UBs) gemeinsam das Bibliothekssystem Aleph 500 ausgewählt und implementiert, danach folgten weitere Systeme – das Linking System SFX, die Digitale Bibliothek MetaLib und das Bibliotheksportal Primo. Es war daher folgerichtig und selbstverständlich, dass auch die Auswahl und Implementierung eines neuen Bibliothekssystems in enger Abstimmung und Zusammenarbeit erfolgte. Die Erfahrungen bei Vertragsverhandlungen und Implementierung von Alma sind Gegenstand des folgenden Berichtes.

Description: As regards implementing new library technology, the Berlin University libraries have been working closely together for more than 20 years. It was the case for the implementation of the legacy system Aleph 500, the linking system SFX, the digital library MetaLib and the library portal Primo, and therefore it was a matter of course to continue the close cooperation during the implementation of the new cloud-based library system, too. The experience gained during the contract negotiations and the implementation project, and lessons learned are the focus of this report.

Description: Die Arbeit befasst sich mit einem gewichtsraumbasierten Algorithmus, der ganzzahlige und lineare Optimierungsprobleme mit mehreren Zielfunktionen löst und die Menge der unterstützt nicht dominierten Punkte ermittelt. Die dabei erzeugten Gewichtsraumpolyeder sind das entscheidende Mittel, um die gesuchte Lösungsmenge zu bestimmen. Aus softwaretechnischer Sicht sind numerische Ungenauigkeiten potentielle Fehlerquellen, die sich negativ auf das Endergebnis auswirken. Aus diesem Grund untersuchen wir anhand von Zuweisungs- und Rucksackinstanzen mit 3 Zielfunktionen, inwieweit der Gebrauch von Langzahlarithmetik die Gewichtsraumpolyeder und die damit verbundene Menge der unterstützt nicht dominierten Punkte beeinflusst.

Description: The aim of multimodal routing is to extract the best integrated journey of multiple transportation networks. The integration of bike rental networks is challenging particularly with respect to recognizing a valid path dependent on real-time availability of bike boarding and alighting places. In this work a common model for station-based bike rental networks extended with boarding possibilities for free floating bikes is presented. Moreover a new model for alighting inside a free floating area is introduced. In addition, a prototype of multimodal routing with a bike rental network in Berlin is developed by extending the OpenTripPlanner software. Due to recent public dispute about bike rental networks in Berlin, an examination about speed-up potential of an integrated bike rental network in the public transit of Berlin is provided.

Description: Nicht flüchtiger Arbeitsspeicher bzw. Non-volatile Random Access Memory oder auch Persistent Memory befindet sich im frühen Markteintritt. Diese Art von Speicher nimmt eine Stellung zwischen bisherigem flüchtigen Arbeitsspeicher (Memory) und bisherigem Permanentspeicher (Storage) ein. Im Zusammenspiel mit verteilten Algorithmen und Systemen sowie dem Zugriff auf entfernte Speicherbereiche durch die Netzwerkinterfaces per Remote Direct Memory Access sind die Konzepte zum Umgang mit Durability und allen einhergehenden Herausforderungen bisher nicht ausgereift. Diese Arbeit untersucht, wie sich in Rechnernetzen mit persistentem Speicher und möglichst passivem Zugriff auf entfernten Speicher performante verteilte Systeme implementieren lassen. Es werden Anforderungen und Voraussetzungen eines solchen Systems bestimmt und daraufhin Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt, wie sich diese Anforderungen mit Nutzung nicht flüchtigen Arbeitsspeichers umsetzen lassen. Die notwendigen Eigenschaften der Hard- und Software sowie der eingesetzten Netzwerkprotokolle werden beschrieben.

Description: Mit dem Voranschreiten der Technologie erhalten die öffentlichen Verkehrsmittel eine größere Bedeutung. Die Beförderung mehrerer Personen eröffnet der Gesellschaft viele Möglichkeiten, unter Anderem den Vorteil der Zeitersparnis. Die Dauer des Verkehrswegs mit öffentlichen Verkehrsmitteln ist häufig geringer, als die mit individuellen Verkehrsmitteln. Jedes öffentliche Transportmittel ist mit einem Fahrplan versehen. Dieser bietet Passagieren, die öffentliche Verkehrsmittel öfter nutzen, eine Strukturierung und Planung ihrer Zeit. Dabei lassen sich Taktfahrpläne aufgrund ihres periodischen Verhaltens leicht einprägen. Dieses periodische Verhalten ist durch mathematische Modellierungen darstellbar. Das persönliche Nutzverhalten vieler Bürger im Personenverkehr ist auf die öffentlichen Verkehrsmittel beschränkt. Diese beinhalten im Gegensatz zum individuellen Verkehrsmittel eine Wartezeit. Dabei stellt sich die Frage, ob man anhand mathematischer Modelle diese Wartezeit minimieren kann. Eine bekannte mathematische Modellierung dieses Problems ist das Periodic Event Scheduling Problem (PESP). Die optimale Planung eines periodischen Taktfahrplanes steht im Vordergrund. Während ich dieses Problem betrachtet habe, wurde ich auf das Rechnen mit linearen Gleichungssystemen modulo T aufmerksam. Bei periodischen Taktfahrplänen wird ein einheitliches zeitliches Muster, welches sich nach T Minuten wiederholt, betrachtet. Das dabei zu betrachtende Lösungsproblem eröffnet ein Teilgebiet der Mathematik, welches bislang nicht im Vordergrund stand: Das Lösen linearer Gleichungen modulo T, wobei T für die Zeit in Minuten steht und somit 60 ist. Da 60 keine Primzahl ist, kann – wie im Laufe der Arbeit präsentiert – das lineare Gleichungssystem nicht mehr über einen Körper gelöst werden. Lineare Gleichungssysteme werden nun über Nicht-Körpern betrachtet. Die Literatur weist sowohl im deutschsprachigem als auch im englischsprachigen Raum wenig Umfang bezüglich linearer Gleichungssysteme über Nicht-Körper auf. Der Bestand an Fachliteratur bezüglich den Themen lineare diophantische Gleichungssysteme, Hermite- Normalform und Smith-Normalform ist zurzeit gering, dennoch erreichbar, beispielsweise in [1], welches in dieser Bachelorarbeit genutzt wurde. Insbesondere wurde ich bei der Suche nach geeigneter Literatur zu linearen Gleichungssystemen über Restklassenringe, die keinen Körper bilden, nicht fündig. Dabei recherchierte ich sowohl in den Universitätsbibliotheken als auch in webbasierenden Suchmaschinen. Aufgrund dem geringen Bestand an Fachliteratur in diesem Kontext, war ich gezwungen, an vielen Stellen eigene logische Verknüpfungen zu konzipieren und zu beweisen. Dies brachte viele Schwierigkeiten mit sich, die mit bestmöglichem Verständnis bearbeitet wurden. Abseits der Zugänglichkeit der Literatur, finde ich es sehr überraschend, dass sich viele Professoren der Mathematik mit diesem Themenbereich nicht beschäftigten. Insbesondere gingen von den Dozenten, die ich um Literaturempfehlung bat, kein Werk aus. Damit wurde das Thema "Lineare Gleichungssysteme Modulo T" einerseits eine große Herausforderung, andererseits eine große Motivation, da ich mit dieser Bachelorarbeit vielen Interessenten der Mathematik als Sekundärliteratur dienen kann.

Description: We propose a simple and general online method to measure the search progress within the branch-and-bound algorithm, from which we estimate the size of the remaining search tree. We then show how this information can help solvers algorithmically at runtime by designing a restart strategy for Mixed-Integer Programming (MIP) solvers that decides whether to restart the search based on the current estimate of the number of remaining nodes in the tree. We refer to this type of algorithm as clairvoyant. Our clairvoyant restart strategy outperforms a state-of-the-art solver on a large set of publicly available MIP benchmark instances. It is implemented in the MIP solver SCIP and will be available in future releases.

Description: Für den geforderten – und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten – Open-Access-Transformationsprozess der deutschen, wissenschaftlichen Publikationslandschaft braucht es neue Formen der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Verlagen. Bereits seit 2011 wurden mit Unterstützung seitens der DFG in Deutschland die sogenannten Allianz-Lizenzen zwischen Bibliotheken und Verlagen verhandelt, in denen weitreichende Rechte hinsichtlich der Open-Access-Archivierung verankert sind: Autorinnen und Autoren aber auch die sie vertretenden Einrichtungen dürfen Artikel, die in lizenzierten Zeitschriften erschienen sind, ohne oder mit nur kurzer Embargofrist in geeigneten Repositorien ihrer Wahl frei zugänglich machen. Aufbauend auf diese Open-Access-Komponenten zeigt das DFG-geförderte Projekt „DeepGreen“ ein mögliches neues Modell der Zusammenarbeit mit Verlagen auf: DeepGreen setzt auf die automatisierte Verteilung von Artikeldaten von Verlagen an Repositorien und will disziplinübergreifend einen Großteil jener wissenschaftlichen Publikationen aus Fachzeitschriften, die unter lizenzrechtlichen Kontexten frei zugänglich online gehen dürften, auch tatsächlich online abrufbar machen. Erprobte DeepGreen von 2016 bis Ende 2017 prototypisch die Machbarkeit der Zielstellung, will das Projekt in der zweiten Projektphase (2018-2020) den (möglichst stark) automatisierten Workflow gemeinsam mit Verlagen, berechtigten Bibliotheken und anderen Einrichtungen etablieren. Technischer Baustein ist eine zentrale, intermediäre Datenverteilstation, die die automatische und rechtssichere Ablieferung von Metadaten inklusive der Volltexte aus Verlagshand direkt an dazu berechtigte institutionelle Repositorien gewährleistet. Erreicht werden soll ein bundesweiter Service, der auf verbindlichen Absprachen mit Verlagen und Bibliotheken fußt und (zunächst) die Bedingungen der Allianz-Lizenzen umsetzt. Gleichzeitig wird die Übertragbarkeit des DeepGreen-Ansatzes auf weitere Lizenzkontexte (FID-Lizenzen, Konsortiallizenzen, Gold-Open-Access-Vereinbarungen) geprüft. Eine zusätzliche Ausbaustufe stellt die Überlegung zur automatisierten Ablieferung an Fachrepositorien und Forschungsinformationssysteme dar, die ebenfalls geplant wird. Das nationale Projektkonsortium besteht aus den zwei Bibliotheksverbünden Kooperativer Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) und Bibliotheksverbund Bayern (BVB), zwei Universitätsbibliotheken, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Technische Universität Berlin (TU Berlin), zusätzlich der Bayerischen Staatsbibliothek (BSB) und einer außeruniversitären Forschungseinrichtung - dem Helmholtz Open Science Koordinationsbüro am Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ). Das Folgeprojekt beginnt am 01. August 2018. Hier vorliegend finden Sie den Projektantrag zum Nachlesen.

Description: Haie und Rochen sind die einzigen Wirbeltiere, die sich durch ein Knorpelskelett auszeichnen, das mit winzigen mineralisierten Elementen bedeckt ist, die sogenannten Tesserae. Obwohl dieser mineralisierte Knorpel seit hunderten von Millionen Jahren ein charakteristisches Merkmal dieser Tiere ist, ist der funktionelle Vorteil dieses Gewebestruktur bisher unklar geblieben. In dieser Masterarbeit wird diese Struktur mithilfe der Finite-Elemente-Methode(FEM) untersucht, wobei biologische Informationen zu den Muskeln und der geometrischen Gegebenheiten aus einem hochaufgelösten, kontrastgefärbten μCT-Scan einer Stechrochenhyomandibula verwendet werden. Für die Analyse werden Computer-Aided-Design(CAD)-Modelle und FE-Modelle konstruiert sowie vorhandene Methoden erweitert, um bei den Berechnungen die Charakteristika des biologischen Objektes bestmöglich zu berücksichtigen. Die Modelle bauen auf einer Segmentierung der Hyomandibula auf, wobei die mehreren tausend Tesserae in diesem Datensatz bereits voneinander isoliert sind. Für die Modellierung der Hyomandibula wird als erstes ein CAD-Modell konstruiert. Bei dieser Konstruktion wird eine Tesserae-Mittelfläche erstellt und im Anschluss nach innen und außen verschoben. Der nächste Schritt basiert auf dem Einbau von Zwischenwänden, die die Tesserae voneinander separieren. Auf Grundlage dieses Modells wird ein Tetraedergitter generiert, das die Basis für den zweiten Teil dieser Arbeit darstellt - die Berechnungen mit der FEM. Die wesentliche Aufgabe des zweiten Teils beinhaltet die Konstruktion eines FE-Modells, das in die lineare FEM einzuordnen ist. In dieses fließen die Randbedingungen und die Materialeigenschaften des Skelettelements ein. Mithilfe der FEM lassen sich die durch Krafteinwirkung auftretenden Verschiebungen und Spannungen der Hyomandibula ermitteln. Die Ergebnisse geben Rückschlüsse über das Verhalten des Materials, die Besonderheiten der Geometrie und damit über die Stabilität des Objektes. Der dritte Teil der Abschlussarbeit beschäftigt sich mit zusätzlichen Anpassungen und Änderungen der Modelle (CAD-Modell und FE-Modell), um diese Resultate mit dem Modell zu vergleichen, das der Biologie am nächsten kommt. Diese Anpassungen beinhalten das Variieren der Dicke der mineralisierten Schicht, die Konstellation des Materials und den Abstand zwischen den Tesserae. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl die Tesserae-Struktur als auch die zwischen den Tesserae liegenden Kollagenfasern vermutlich keinen Einfluss auf die Mechanik und dementsprechend die Stabilität haben. Jedoch lassen die unterschiedlichen Resultate im Fall verschieden gewählter Tesserae-Dicken annehmen, dass diese sehr wohl einen Einfluss besitzen.

Description: Sharks and rays are the only vertebrates characterized by a peculiar cartilage skeleton covered with minute mineralized tiles called tesserae. Although this tessellated cartilage has been a defining feature of this lineage for hundreds of millions of years, the functional advantage of this tissue design has remained obscure. In this Master’s thesis, the finite element method (FEM) is used to investigate the role of tiling in the skeleton, using biological information on the muscles and shape from a high-resolution, contrast-stained μCT-scan of a stingray hyomandibula. For this purpose, computer aided design (CAD) models and FE models are constructed and existing methods will be extended to take the best possible account of the characteristics of the biological object. The analysis builds from a segmentation of the hyomandibula, with the dataset’s several thousand tesserae pre-isolated from one another. For the modeling of the hyomandibula a CAD model is constructed. In this construction, a medial surface is created using the tesserae which is subsequently moved to the inside and outside. The next step is to integrate partition walls separating the tesserae elements. Based on this model, a tetrahedral grid is then generated, which is the content of the second part of this thesis, the calculation with the FEM. A finite element model is constructed including boundary conditions and material properties of the skeletal element to compute the results using the linear FEM theory. The FEM is used to determine the displacements and stresses resulting from biological forces acting on the hyomandibula. The results allow conclusions of the material behavior, geometric characteristics (tesselation) and therefore the object stability. Important contributions of this thesis are additional adjustments and changes to the models (CAD model and FE model) to make it more appropriate to study the biological data at hand. The tesserae thickness, the length of the collagenious fibres and the constellation of the material are the parameters, which are changed. In contrast to the tesserae thicknesses, the results suggest that both the arrangement of the tesserae and its interposed collagen fibers have no substantial influence on the mechanics.

Description: Die Auswertungen der großen Datenmengen moderner bildgebender Verfahren der ZfP können manuell kaum noch bewältigt werden. Hochauflösende 3D-CT-Aufnahmen bestehen oft aus über 1000 Schichtbildern mit einer Datenmenge von mehreren Gigabytes. Aktuelle Computer können diese zwar problemlos visualisieren und erlauben somit eine visuelle Inspektion, aber die möglichst vollständige Erkennung bestimmter Merkmale in den Daten und deren qualitative wie quantitative Auswertung ist durch Experten manuell nicht mehr zu bewältigen. Das gilt insbesondere im Kontext der Schadensaufklärung für die quantitative Analyse verschiedenartig induzierter Risse in Betonen (z.B. durch mechanische Belastungen sowie Frost, Sulfat und Alkali-Kieselsäure-Reaktion). Eine dazu notwendige Segmentierung und Merkmalserkennung kann nur automatisch durchgeführt werden. Dabei ergibt sich (auch fast automatisch) die Frage nach der Verlässlichkeit der verwendeten Algorithmen. Inwieweit kann man davon ausgehen, dass alle gesuchten Merkmale auch tatsächlich gefunden worden sind? Sind die gefundenen Merkmale quantitativ auswertbar und wie wirken sich Parameteränderungen auf die Ergebnisse aus? Sollten immer dieselben, einmal mit gutem Ergebnis angewandten, Parameter auch bei anderen Proben zur besseren Vergleichbarkeit genutzt werden? Anhand eines Risserkennungsalgorithmus basierend auf Formerkennung und Bildverarbeitung wird die Problematik diskutiert. Als Grundlage zur Bewertung des Ansatzes dienen 3D-CT-Aufnahmen von geschädigten Betonprobekörpern und Datensätze, in denen sich aufgrund ihres homogenen Aufbaus mit einfachen Mitteln Risse sicher und eindeutig erkennen lassen. Zur Auswertung der erkannten Risse gehört auch deren Einbettung in das umliegende Material. Das erfordert neben einer automatischen Risserkennung auch eine Segmentierung des gesamten Probekörpers in Zementsteinmatrix, Gesteinskörnung und Porenraum. Da eine solche Segmentierung aufgrund der Datenmenge nur schwer manuell erfolgen kann, werden erste Ergebnisse aus einer Segmentierung mit Hilfe selbstlernender Convolutional Neural Networks gezeigt.

Description: Wir stellen einen mathematischen Optimierungsansatz zur Berechnung von periodischen Taktfahrplänen vor, bei dem die Umsteigezeiten unter Berücksichtigung des Passagierverhaltens minimiert werden. Wir untersuchen damit den Einfluss wichtiger Systemparameter und Verhaltensmuster auf die Beförderungsqualität.

Description: We prove characterizations of the existence of perfect f-matchings in uniform mengerian and perfect hypergraphs. Moreover, we investigate the f-factor problem in balanced hypergraphs. For uniform balanced hypergraphs we prove two existence theorems with purely combinatorial arguments, whereas for non-uniform balanced hypergraphs we show that the f-factor problem is NP-hard.

Description: Wir stellen einen mathematischen Optimierungsansatz zur Berechnung von periodischen Taktfahrplänen vor, bei dem die Umsteigezeiten unter Berücksichtigung des Passagierverhaltens minimiert werden. Wir untersuchen damit den Einfluss wichtiger Systemparameter und Verhaltensmuster auf die Beförderungsqualität.

Description: Digitale Langzeitarchivierung erfolgt auf Grundlage verbindlicher Regelungen zwischen Langzeitarchiv und Datengeber. Detaillierte organisatorische und technische Bedingungen für Datenübernahmen werden dabei in Absprache zwischen den Kooperationspartnern in einer Übernahmevereinbarung festgehalten. Im Rahmen der Entwicklung des Langzeitarchivs EWIG am Zuse Institute Berlin ist die hier dokumentierte zweite Version der Mustervorlage für Übernahmevereinbarungen entstanden. Das Submission Manifest wurde in aktualisierter Version 1.3 eingefügt, es erfolgten sprachliche Präzisierungen, und die Beispiele möglicher Verzeichnisstrukturen für Transferpakete wurden erneuert.

Description: Open Access ist Grundlage und Voraussetzung für die Nachnutzbarkeit, Transparenz und freie Zugänglichkeit zu wissenschaftlichen Informationen, Forschungsergebnissen und Daten des kulturellen Erbes. Mit Bezug auf die vom Senat Berlin 2015 verabschiedete Open-Access-Strategie empfiehlt der Kooperative Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) seinen Bibliotheken praktische Maßnahmen zur Umsetzung von Open Access in den eigenen Einrichtungen und benennt Maßnahmen der KOBV-Zentrale zur Unterstützung seiner Mitgliedsbibliotheken im Zuge dieses Transformationsprozesses.

Description: In dieser Arbeit betrachten wir das Problem, für den Fahrplan eines (Nah-) Verkehrsnetzes schnellste Wege zu berechnen. Da die Verkehrsmittel zu unterschiedlichen Zeiten von den einzelnen Haltestellen/Bahnhöfen abfahren, kann das Problem nicht ohne Weiteres mit einem „statischen“ Graphen modelliert werden. Es gibt zwei unterschiedliche Ansätze für dieses zeitabhängige Problem: Erstens können die verschiedenen An-/Abfahrtereignisse an einem Halt durch „Kopien“ dargestellt werden, das ist das zeit-expandierte Modell. Zweitens können die Gewichte der Kanten zeitabhängig sein, das ist das zeitabhängige Modell. Wir untersuchen in dieser Arbeit, wie der „klassische“ Dijkstra-Algorithmus und der A* Algorithmus mit einer geeigneten Heuristik im Vergleich abschneiden. Die gewählte Heuristik ist der Abstand zum Zielknoten, wenn die Abfahrtszeiten ignoriert werden. Nach unseren Untersuchungen zeigt sich, dass der A* Algorithmus dem Dijkstra-Algorithmus weit überlegen ist für genügend große Nahverkehrsnetze. Wir testen anhand der echten Verkehrsnetze von Berlin und Aachen. Unsere Berechnungen zeigen, dass die gewählte Heuristik besonders gut ist für Start- und Zielknoten, welche unabhängig von ihrer Distanz nur 1–2 verschiedene mögliche kürzeste Pfade für alle Zeitschritte haben. Dort ist der A* Algorithmus bis zu 20-mal schneller. Dies kommt aber nicht häufig in unseren Testinstanzen vor. Die einzelnen Laufzeitvergleich zeigen, dass der A* Algorithmus durchschnittlich 7-mal so schnell ist wie der Dikstra-Algorithmus.

Description: Da kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) in anspruchsvollen sicherheitsrelevanten Einsatzgebieten wie im Automobilbau und in der Luftfahrt eingesetzt werden, besteht ein zunehmender Bedarf an zerstörungsfreien Prüfmethoden. Ziel ist die Gewährleistung der Sicherheit und Zuverlässigkeit der eingesetzten Bauteile. Aktive Thermografieverfahren ermöglichen die effiziente Prüfung großer Flächen mit hoher Auflösung in wenigen Arbeitsschritten. Ein wichtiges Teilgebiet der Prüfungen ist die Ortung und Charakterisierung von Delaminationen, die sowohl bereits in der Fertigung als auch während der Nutzung eines Bauteils auftreten können, und dessen strukturelle Integrität schwächen. ;In diesem Beitrag werden CFK-Strukturen mit künstlichen und natürlichen Delaminationen mit Hilfe unterschiedlich zeitlich modulierter Strahlungsquellen experimentell untersucht. Verwendet werden dabei Anregungen mit Blitzlampen und mit frequenzmodulierten Halogenlampen. Mittels Filterfunktionen im Zeit- und Frequenzbereich wird das Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis (CNR) der detektierten Fehlstellen optimiert. Verglichen werden anschließend die Nachweisempfindlichkeit, das CNR und die Ortsauflösung der zu charakterisierenden Delaminationen für die unterschiedlichen Anregungs- und Auswertungstechniken. Ergänzt werden die Experimente durch numerische Simulationen des dreidimensionalen Wärmetransportes.

Description: Degenerative Gelenkerkrankungen, wie die Osteoarthrose, sind ein häufiges Krankheitsbild unter älteren Erwachsenen. Hierbei verringert sich u.a. der Gelenkspalt aufgrund degenerierten Knorpels oder geschädigter Menisci. Ein in den Gelenkspalt eingebrachter interpositionaler Spacer soll die mit der Osteoarthrose einhergehende verringerte Gelenkkontaktfläche erhöhen und so der teilweise oder vollständige Gelenkersatz hinausgezögert oder vermieden werden. In dieser Arbeit präsentieren wir eine Planungssoftware für die Auswahl und Positionierung eines interpositionalen Spacers am Patientenmodell. Auf einer MRT-basierten Bildsegmentierung aufbauend erfolgt eine geometrische Rekonstruktion der 3D-Anatomie des Kniegelenks. Anhand dieser wird der Gelenkspalt bestimmt, sowie ein Spacer ausgewählt und algorithmisch vorpositioniert. Die Positionierung des Spacers ist durch den Benutzer jederzeit interaktiv anpassbar. Für jede Positionierung eines Spacers wird ein Fitness-Wert zur Knieanatomie des jeweiligen Patienten berechnet und den Nutzern Rückmeldung hinsichtlich Passgenauigkeit gegeben. Die Software unterstützt somit als Entscheidungshilfe die behandelnden Ärzte bei der patientenspezifischen Spacerauswahl.

Description: Degenerative Gelenkerkrankungen, wie die Osteoarthrose, sind ein häufiges Krankheitsbild unter älteren Erwachsenen. Hierbei verringert sich u.a. der Gelenkspalt aufgrund degenerierten Knorpels oder geschädigter Menisci. Ein in den Gelenkspalt eingebrachter interpositionaler Spacer soll die mit der Osteoarthrose einhergehende verringerte Gelenkkontaktfläche erhöhen und so der teilweise oder vollständige Gelenkersatz hinausgezögert oder vermieden werden. In dieser Arbeit präsentieren wir eine Planungssoftware für die Auswahl und Positionierung eines interpositionalen Spacers am Patientenmodell. Auf einer MRT-basierten Bildsegmentierung aufbauend erfolgt eine geometrische Rekonstruktion der 3D-Anatomie des Kniegelenks. Anhand dieser wird der Gelenkspalt bestimmt, sowie ein Spacer ausgewählt und algorithmisch vorpositioniert. Die Positionierung des Spacers ist durch den Benutzer jederzeit interaktiv anpassbar. Für jede Positionierung eines Spacers wird ein Fitness-Wert zur Knieanatomie des jeweiligen Patienten berechnet und den Nutzern Rückmeldung hinsichtlich Passgenauigkeit gegeben. Die Software unterstützt somit als Entscheidungshilfe die behandelnden Ärzte bei der patientenspezifischen Spacerauswahl.

Description: Thomas Dierkes ist promovierter Mathematiker und als Entwickler beim Kooperativen Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) am Zuse-Institut Berlin (ZIB) tätig. Er arbeitet dort an der Entwicklung einer „Datendrehscheibe“ für die Umsetzung der Open-Access-Komponente in Allianz-Lizenzen. Er beantwortet die aktuelle Abi Technikfrage: „Ist die Umsetzung der Open-Access-Komponente in Allianz-Lizenzverträgen wirklich so kompliziert?“

Description: Im Kooperativen Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) wird für die automatisierte Fernleihe der Zentrale-Fernleihserver (ZFL-Server) der Firma SISIS eingesetzt. Die Software ist in der KOBV-Zentrale installiert. Der ZFL-Server dient im KOBV sowohl für die Bestellung von Monographien als auch für die Bestellung von Aufsatzkopien aus Zeitschriften und Monographien. Prinzipiell gibt es zwei Verfahren, mit denen sich Bibliotheken an der automatisierten Fernleihe beteiligen können: das E-Mail-Verfahren und das SLNP-Verfahren. Auf beide wird im Handbuch eingegangen. Die automatisierte Fernleihe wurde im KOBV eingeführt, um die Fernleihe für die Benutzer zu be­schleunigen, das Verfahren für die Bibliotheksmitarbeiter zu vereinfachen und den Arbeitsaufwand zu reduzieren. Sie basiert darauf, dass eine Bestellung anhand eines gefundenen Treffers ausgelöst wird – d.h. die bibliographischen Daten sind bereits verifiziert und in einem Katalog nachgewiesen. Anschließend werden die Bestellungen über den ZFL-Server automatisch ausgeführt und verwaltet – sowohl in der regionalen KOBV-Fernleihe als auch in der verbundübergreifenden Fernleihe mit den deutschen Bibliotheksverbünden. Der ZFL-Server besteht aus verschiedenen technischen Komponen­ten. Eine dieser Komponenten ist das Bibliothekskonto, eine Internetanwendung, in der die Bestell­verwaltung des ZFL-Servers für die Bibliotheksbediensteten transparent abläuft. Dazu hat jede Biblio­thek im Bibliothekskonto eine eigene, Passwort-geschützte Dienstoberfläche. Seit Juli 2016 wird im Bibliothekskonto eine neu konzipierte Leitwegsteuerung basierend auf dem KOBV-Portal und dem Fernleihindex, der die deutschen Verbunddatenbanken enthält, eingesetzt.

Description: Der KOBV-Jahresbericht informiert rückblickend im 2-Jahres-Rhythmus über die bibliothekarisch-fachlichen Entwicklungen im Verbund und die Projekte des Kooperativen Bibliotheksverbunds Berlin-Brandenburg (KOBV).

Description: Wir illustrieren anhand des Liniennetzes der Stadt Potsdam das Potenzial mathematischer Methoden der Angebotsplanung. Wir zeigen, dass das "bestmögliche" Verkehrsangebot stark von planerischen Vorgaben beeinflusst wird, mit denen man die Erreichung unterschiedlicher und teilweise gegenläufiger Ziele steuern kann. Die Komplexität des Systems führt zum Auftreten von Rückkoppelungseffekten, die man nicht mit Hilfe von Daumenregeln beherrschen kann. Vielmehr ist der Einsatz moderner Planungsverfahren in einer interdisziplinären Zusammenarbeit von politischen Entscheidungsträgern, Verkehrsingenieuren und Mathematikern notwendig, um die aktuellen Herausforderungen in der Verkehrsplanung zu meistern. Der Artikel dokumentiert einen Beitrag zum 7. ÖPNV Innovationskongress des Ministeriums für Verkehr und Infrastruktur des Landes Baden-Württemberg, der vom 9.-11. März 2015 in Freiburg stattfand.

Description: Was macht die International Mathematical Union (IMU) eigentlich, und wozu ist das IMU-Sekretariat da? ...

Description: Wir illustrieren anhand des Liniennetzes der Stadt Potsdam das Potenzial mathematischer Methoden der Angebotsplanung. Wir zeigen, dass das "bestmögliche" Verkehrsangebot stark von planerischen Vorgaben beeinflusst wird, mit denen man die Erreichung unterschiedlicher und teilweise gegenläufiger Ziele steuern kann. Die Komplexität des Systems führt zum Auftreten von Rückkoppelungseffekten, die man nicht mit Hilfe von Daumenregeln beherrschen kann. Vielmehr ist der Einsatz moderner Planungsverfahren in einer interdisziplinären Zusammenarbeit von politischen Entscheidungsträgern, Verkehrsingenieuren und Mathematikern notwendig, um die aktuellen Herausforderungen in der Verkehrsplanung zu meistern. Der Artikel dokumentiert einen Beitrag zum 7. ÖPNV Innovationskongress des Ministeriums für Verkehr und Infrastruktur des Landes Baden-Württemberg, der vom 9.-11. März 2015 in Freiburg stattfand.

Description: Kulturerbe- und Gedächtnisinstitutionen sammeln, bewahren, dokumentieren und vermitteln Zeugnisse und Objekte des kulturellen Erbes. Die Digitalisierung eröffnet für alle diese Handlungsfelder neue Möglichkeiten, aber gleichzeitig auch neue Herausforderungen. Diese berühren sowohl organisatorische und technische als auch rechtliche Aspekte. Gerade letztere sind oft mit schwer kalkulierbaren Risiken für die Kultureinrichtungen behaftet. Die vorliegende Handreichung, die von iRights im Auftrag von digiS erstellt wurde, soll eine Einführung für die Mitarbeiter der Kulturinstitutionen in die Themen Urheber- und Leistungsschutzrechte sein. Sie soll für rechtliche Risiken sensibilisieren und Handlungsspielräume aufzeigen. Die bisherige Version 1.1 aus dem letzten Jahr wurde nun überarbeitet.

Description: Der KOBV-Jahresbericht informiert rückblickend im 2-Jahres-Rhythmus über die bibliothekarisch-fachlichen Entwicklungen im Verbund und die Projekte des Kooperativen Bibliotheksverbunds Berlin-Brandenburg (KOBV).

Description: Einführung: Die Tiefenwirkung dreidimensionaler Räume in einem zweidimensionalen Bild einzufangen, ist ein Faszinosum nahezu aller Kulturen der Menschheitsgeschichte. Der vorliegende Aufsatz folgt den Spuren dieses Faszinosums, vergleichend in der Malerei und der mathematisierten Computergrafik. Die Entdeckung der Zentralperspektive in der italienischen Renaissance zeigt bereits den engen Zusammenhang von Malerei und Mathematik. Auf der Suche nach Maltechniken, mit denen Raumtiefe bildnerisch dargestellt werden kann, beginnen wir in Kap. 2 mit einem chronologischen Gang durch verschiedene Epochen der europäischen Malerei. Hieraus abgeleitete Prinzipien, soweit sie im Rechner realisierbar scheinen, stellen wir in Kap. 3 am Beispiel moderner Methoden der mathematischen Visualisierung vor.

Description: Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines allgemeinen Verfahrens, welches die Dicke der mineralisierten Schicht von Haikieferelementen automatisch bestimmt. Dabei soll das Verfahren die Dicke näherungsweise im zweidimensionalen (2D) Raum sowie im dreidimensionalen (3D) Raum anhand von Computertomografie-Scans berechnen (im Folgenden als zweidimensionaler bzw. dreidimensionaler Fall bezeichnet). Es werden drei mögliche Verfahren eingeführt und im Anschluss auf ihre Verwendbarkeit analysiert. Für die Implementierung zur Dickenbestimmung wird der Kern der Rayburst Sampling Methode verwendet und im Weiteren für den 2D-Raum durch kleinere Optimierungen verbessert. Die Überprüfung der Genauigkeit des für den zweidimensionalen Fall entwickelten Programms erfolgt manuell. Für einen Vergleich im 3D-Raum wird ein zweites Verfahren programmiert, das auf der Berechnung der Isoflächen basiert. Diese Arbeit ist in den Bereich der angewandten Mathematik mit dem Schwerpunkt Informatik einzuordnen. Das entwickelte Programm wird im Anschluss Anwendung im Bereich der Biologie am Max-Planck-Institut für Grenzflächen- und Kolloidforschung Potsdam-Golm finden.

Description: In der Strahlentherapie von Lungentumoren kann mittels Dosisakkumulation der Einfluss von Atembewegungen auf statisch geplante Dosisverteilungen abgeschätzt werden. Grundlage sind 4D-CT-Daten des Patienten, aus denen mittels nicht-linearer Bildregistrierung eine Sequenz von Bewegungsfeldern berechnet wird. Typischerweise werden Methoden der paarweisen Bildregistrierung eingesetzt, d.h. konsekutiv zwei Atemphasen aufeinander registriert. Hierbei erfolgt i.d.R. eine physiologisch nicht plausible Anpassung der Felder an CT-Bewegungsartefakte. Gruppenweise Registrierungsansätze berücksichtigen hingegen gleichzeitig sämtliche Bilddaten des 4D-CT-Scans und ermöglichen die Integration von zeitlichen Konsistenzbetrachtungen. In diesem Beitrag wird der potentielle Vorteil der gruppen- im Vergleich zur paarweisen Registrierung in artefaktbehafteten 4D-CT-Daten untersucht.

Description: Das Ziel der Strahlentherapie ist, eine möglichst hohe Dosis in den Tumor zu applizieren und zeitgleich die Strahlenexposition des Normalgewebes zu minimieren. Insbesondere bei thorakalen und abdominalen Tumoren treten aufgrund der Atmung während der Bestrahlung große, komplexe und patientenspezifisch unterschiedliche Bewegungen der Gewebe auf. Um den Einfluss dieser Bewegung auf die i.d.R. statisch geplante Dosisverteilung abzuschätzen, können unter Verwendung der nicht-linearen Bildregistrierung anhand von 3D-CT-Aufnahmen eines Atmungszyklus - also 4D-CT-Daten - zunächst die Bewegungsfelder für die strahlentherapeutisch relevanten Strukturen, beispielsweise für die Lunge, berechnet werden. Diese Informationen bilden die Grundlage für sogenannte 4D-Dosisberechnungs- oder Dosisakkumulationsverfahren. Deren Genauigkeit hängt aber wesentlich von der Genauigkeit der Bewegungsfeldschätzung ab. Klassisch erfolgt die Berechnung der Bewegungsfelder mittels paarweiser Bildregistrierung, womit für die Berechnung des Bewegungsfeldes zwischen zwei Bildern im Allgemeinen eine sehr hohe Genauigkeit erreicht wird. Auch für CT-Bilder, die Bewegungsartefakte, wie beispielsweise doppelte oder unvollständige Strukturen, enthalten, wird unter Verwendung der paarweisen Bildregistrierung im Kontext der Registrierung eine exakte Abbildung der anatomischen Strukturen zwischen den beiden Bildern erreicht. Dabei erfolgt aber eine physiologisch unplausible Anpassung der Felder an die Artefakte. Bei Verwendung der paarweisen Bildregistrierung müssen weiterhin für einen Atemzyklus die Voxel-Trajektorien aus Bewegungsfeldern zwischen mehreren dreidimensionalen Bildern zusammengesetzt werden. Durch Bewegungsartefakte entsprechen diese Trajektorien dann teilweise keiner natürlichen Bewegung der anatomischen Strukturen. Diese Ungenauigkeit stellt in der klinischen Anwendung ein Problem dar; dies gilt umso mehr, wenn Bewegungsartefakte im Bereich eines Tumors vorliegen. Im Gegensatz zu der paarweisen Registrierung kann mit der gruppenweisen Registrierung das Problem der durch Bewegungsartefakte hervorgerufenen ungenauen Abbildung der physiologischen Gegebenheiten dadurch reduziert werden, dass im Registrierungsprozess Bildinformationen aller Bilder, also in diesem Kontext der CT-Daten zu unterschiedlichen Atemphasen, gleichzeitig genutzt werden. Es kann bereits im Registrierungsprozess eine zeitliche Glattheit der Voxel-Trajektorien gefordert werden. In dieser Arbeit wird eine Methode zur B-Spline-basierten zeitlich regularisierten gruppenweisen Registrierung entwickelt. Die Genauigkeit der entwickelten Methode wird für frei zugängliche klinische Datensätze landmarkenbasiert evaluiert. Dabei wird mit dem Target Registration Error (TRE) die durchschnittliche dreidimensionale euklidische Distanz zwischen den korrespondierenden Landmarken nach Transformation der Landmarken bezeichnet. Eine Genauigkeit in der Größenordnung von aktuellen paarweisen Registrierungen verdeutlicht die Qualität des vorgestellten Registrierungs-Algorithmus. Anschließend werden die Vorteile der gruppenweisen Registrierung durch Experimente an einem Lungenphantom und an manipulierten, artefaktbehafteten klinischen 4D-CT-Bilddaten demonstriert. Dabei werden unter Verwendung der gruppenweisen Registrierung im Vergleich zu der paarweisen Registrierung glattere Trajektorien berechnet, die der realen Bewegung der anatomischen Strukturen stärker entsprechen. Für die Patientendaten wird außerdem anhand von automatisch detektierten Landmarken der TRE ausgewertet. Der TRE verschlechterte sich für die paarweise Bildregistrierung unter Vorliegen von Bewegungsartefakten von durchschnittlich 1,30 mm auf 3,94 mm. Auch hier zeigte sich für die gruppenweise Registrierung die Robustheit gegenüber Bewegungsartefakten und der TRE verschlechterte sich nur geringfügig von 1,45 mm auf 1,71 mm.

Description: Wir leben in einem digitalen Informationszeitalter, unsere Welt ist geprägt von Bits und Bytes. Unser Alltag wird dabei zunehmend von mobilen technischen Hilfsmitteln bestimmt, das Smartphone ist aus dem alltäglichen und auch dem beruflichen Leben kaum mehr wegzudenken. Für jeden Bedarf gibt es mittlerweile kleine mobile Applikationen (Apps), die das Leben erleichtern sollen. Der digitale Wandel beeinflusst auch die Arbeit und die Ausrichtung von Bibliotheken und anderen Kultureinrichtungen. Neben ihren traditionellen Aufgaben stehen sie vor der Herausforderung, ihre qualitativ hochwertig aufbereiteten Daten und Informationen den Nutzerinnen und Nutzern über webbasierte, also von überall zugängliche, für mobile Geräte aufbereitete, intuitiv anwendbare und attraktive Dienste anzubieten. Im Zuge der strategischen Allianz, die seit Dezember 2007 zwischen dem Kooperativem Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) und dem Bibliotheksverbund Bayern (BVB) besteht, werden gemeinsame Entwicklungsprojekte durchgeführt. In diesem Rahmen entstand bereits die erste Version der Studie „Mobile Applikationen für Bibliotheken im deutsch-sprachigen Raum“ (ZIB-Report 14-06; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:0297-zib-46931). Das Papier bot einen Überblick zu den mobilen Angeboten der deutsch-sprachigen Bibliothekslandschaft und arbeitete Mehrwerte, die über die Recherche im lokalen Bibliothekskatalog hinausführt, für Wissensinstitutionen aus. In der hier vorliegenden zweiten Version werden zusätzlich rechtliche Rahmenbedingungen und entwicklungsbezogene Herausforderungen, denen Bibliotheken sich im Umgang mit mobilen Applikationen stellen müssen, beleuchtet. Fakten zur Nutzung mobiler Dienste und die Liste der bibliothekarischen mobilen Angebote wurden aktualisiert, anhand neuer Technologien denkbare zukünftige Mehrwerte für bibliothekarische Applikationen wurden spezifiziert.

Description: Intakte Gelenke sind eine Voraussetzung für das Funktionieren des Skeletts und die Mobilität im Lebensalltag. Ein gesunder Bewegungsapparat ist die Grundlage für die Funktionsfähigkeit des Herz-Kreislauf-Systems wie auch der Immunabwehr. Bewegungs- und Physiotherapie sowie verschiedene Formen der Patientenaktivität stellen essenzielle klinische Ansätze in der Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen, Schlaganfall, Diabetes und Krebs dar. Kommt es zu degenerativen Veränderungen von Gelenken, bedeutet dies eine wesentliche Beeinträchtigung der Mobilität. Nächtliche Schmerzen und Schlafstörungen treten in fortgeschrittenen Stadien auf und sind besonders belastend. Arthrose wird auch als degenerative Gelenkerkrankung bezeichnet. Sie geht mit Veränderungen in der Struktur und Zusammensetzung des Gelenkknorpels wie auch des verkalkten Knorpels, der subchondralen Kortikalis, der subchondralen Spongiosa, des Meniskus, der Gelenkkapsel und der Synovialis einher, was schließlich zur Degeneration dieser Gewebe führt, aus denen sich die Synovialgelenke zusammensetzen.

Description: Das Thema digitale Langzeitarchivierung betrifft alle Einrichtungen, die Verantwortung für die langfristige Verfügbarkeit von Daten übernommen haben oder übernehmen werden. In dem Workshop werden die Teilnehmer anhand von mehreren konkreten Beispielen Schritt für Schritt durch den Prozess der Datenübernahme (Ingest) in ein Langzeitarchiv geführt. Die verwendeten Verfahren werden detailliert erläutert und diskutiert. Vorgestellt wird eine konkrete Vereinbarung, die für alle Sparten bzw. Disziplinen gelten kann und die den Übernahmeprozess von Daten für alle Beteiligten transparent beschreibt. Dieses generische Dokument kann auch von anderen Institutionen als Basisdokument zur Erstellung einer eigenen Policy eingesetzt werden. Durchaus erwünscht sind Anwendungsfälle der Teilnehmer, um die vorgestellten Verfahren daran nachzuvollziehen. Dadurch soll jeder in die Lage versetzt werden, die Inhalte des Workshops in die tägliche Praxis mitzunehmen. Der Workshop wird angeboten vom Kooperativen Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) und der Servicestelle Digitalisierung Berlin (digiS), die in enger Kooperation miteinander eine spartenübergreifende Langzeitarchivierungsinfrastruktur aufbauen. Er richtet sich an alle Mitarbeiter, die die digitale Langzeitarchivierung in ihren Institutionen organisieren. Grundlegende Kenntnisse des OAIS-Referenzmodells sind von Vorteil, technische Kenntnisse sind nicht erforderlich.

Description: Das heutige Leben ist durchdrungen von komplexen Technologien. Ohne Kommunikationsnetze, Internet, Mobilfunk, Logistik, Verkehrstechnik, medizinische Apparate, etc. könnte die moderne Gesellschaft nicht funktionieren. Fast alle dieser Technologien haben einen hohen Mathematikanteil. Der "normale Bürger"' weiss davon nichts, der Schulunterricht könnte dem ein wenig abhelfen. Einige mathematische Aspekte dieser Technologien sind einfach und sogar spielerisch intuitiv zugänglich. Solche Anwendungen, die zusätzlich noch der Lebensumwelt der Schüler zugehören, können dazu genutzt werden, die mathematische Modellierung, also die mathematische Herangehensweise an die Lösung praktischer Fragen, anschaulich zu erläutern. Gerade in der diskreten Mathematik können hier, quasi "nebenbei" mathematische Theorien erarbeitet und Teilaspekte (Definitionen, Fragestellungen, einfache Sachverhalte) durch eigenständiges Entdecken der Schüler entwickelt werden. Wir beginnen mit einigen Beispielen.

Description: Den kürzesten Weg in einem Graphen zu finden ist ein klassisches Problem der Graphentheorie. Über einen Vortrag zu diesem Thema beim Tag der Mathematik 2007 von R. Borndörfer kam ich in Kontakt mit dem Konrad-Zuse-Zentrum (ZIB), das sich u.a. mit Wegeoptimierung beschäftigt. Ein Forschungsschwerpunkt dort ist im Rahmen eines Projekts zur Chipverifikation das Zählen von Lösungen, das, wie wir sehen werden, eng mit dem Zählen von Wegen zusammenhängt. Anhand von zwei Fragen aus der Graphentheorie soll diese Facharbeit unterschiedliche Lösungsmethoden untersuchen. Wie bestimmt man den kürzesten Weg zwischen zwei Knoten in einem Graphen und wie findet man alle möglichen Wege? Nach einer Einführung in die Graphentheorie und einer Konkretisierung der Probleme wird zunächst für beide eine Lösung mit auf Graphen basierenden Algorithmen vorgestellt. Während der Algorithmus von Dijkstra sehr bekannt ist, habe ich für das Zählen von Wegen einen eigenen Algorithmus auf der Basis der Tiefensuche entwickelt. Im zweiten Teil der Arbeit wird das Konzept der ganzzahligen Programmierung vorgestellt und die Lösungsmöglichkeiten für Wegeprobleme, die sich darüber ergeben. Schließlich wurden die vorgestellten Algorithmen am Beispiel des S- und U-Bahnnetzes von Berlin implementiert und mit Programmen, die die gleichen Fragen über ganzzahlige Programmierung lösen, verglichen.

Description: Dieser kurze Aufsatz zur Algorithmengeschichte ist Eberhard Knobloch, meinem Lieblings-Mathematikhistoriker, zum 65. Geburtstag gewidmet. Eberhard Knobloch hat immer, wenn ich ihm eine historische Frage zur Mathematik stellte, eine Antwort gewusst – fast immer auch sofort. Erst als ich mich selbst ein wenig und dazu amateurhaft mit Mathematikgeschichte beschäftigte, wurde mir bewusst, wie schwierig dieses „Geschäft“ ist. Man muss nicht nur mehrere (alte) Sprachen beherrschen, sondern auch die wissenschaftliche Bedeutung von Begriffen und Symbolen in früheren Zeiten kennen. Man muss zusätzlich herausfinden, was zur Zeit der Entstehung der Texte „allgemeines Wissen“ war, insbesondere, was seinerzeit gültige Beweisideen und -schritte waren, und daher damals keiner präzisen Definition oder Einführung bedurfte. Es gibt aber noch eine Steigerung des historischen Schwierigkeitsgrades: Algorithmengeschichte. Dies möchte ich in diesem Artikel kurz darlegen in der Hoffnung, dass sich Wissenschaftshistoriker dieses Themas noch intensiver annehmen, als sie das bisher tun. Der Grund ist, dass heute Algorithmen viele Bereiche unserer Alltagswelt steuern und unser tägliches Leben oft von funktionierenden Algorithmen abhängt. Daher wäre eine bessere Kenntnis der Algorithmengeschichte von großem Interesse.

Description: Wissenschaftliche Bibliotheken sind Vermittler von digitalen Medieninhalten. Sie müssen ihren Nutzern einen Zugang zu ihnen ermöglichen. Digitales Rechte Management (DRM), eingesetzt von den Verlagen, soll Nutzung und Zugang kontrollieren. Bibliotheken stehen DRM daher misstrauisch gegenüber, da dieses als Gefahr für die Wissenschaft und ihre (digitalen) Bibliotheken gesehen wird. Nur eine effektive Auseinandersetzung der wissenschaftlichen Bibliotheken mit der jeweiligen Politik der Verlage und den Verfahrensweisen bei DRM ermöglicht es ihnen, ihre Rolle als Vermittler und 'Gedächtnis der Menschheit' auch weiterhin erfolgreich wahrnehmen zu können. Unbestritten ist, dass DRM in seiner restriktiven Form die tägliche Arbeit der Bibliotheken erschwert. Deshalb müssen sie sich aktiv an der Standardisierung, der Entwicklung von Nutzungskonzepten und der Gestaltung der Rahmenbedingungen beteiligen.

Description: Academic libraries are mediators of digital content. They have to ensure access for their patrons. Digital Rights Management (DRM), used by publishers, should control access and usage. Libraries mistrust DRM, because it is seen as a danger to scholarship, sciences and their (digital) libraries. Libraries only can persist as the 'archive of all human knowledge' if they start an effective controversy about the publishers' policies and if they know how DRM works. It is uncontentious that the restrictive form of DRM will complicate the everyday work of libraries. Therefore they have to engage in the prozess of standardization, in the development of concepts of usage and in the definition of general conditions of DRM.

Description: Die Angebotsplanung im öffentlichen Nahverkehr umfasst die Aufgaben der Netz-, Linien-,Fahr- und Preisplanung. Wir stellen zwei mathematische Optimierungsmodelle zur Linien- und Preisplanung vor. Wir zeigen anhand von Berechnungen für die Verkehrsbetriebe in Potsdam(ViP), dass sich damit komplexe Zusammenhänge quantitativ analysieren lassen. Auf diese Weise untersuchen wir die Auswirkungen von Freiheitsgraden auf die Konstruktion von Linien und die Wahl von Reisewegen der Passagiere, Abhängigkeiten zwischen Kosten und Reisezeiten sowie den Einfluss verschiedener Preissysteme auf Nachfrage und Kostendeckung.

Description: Der Artikel gibt einen Einblick in das reiche Feld der Zusammenarbeit zwischen Mathematik und Medizin. Beispielhaft werden drei Erfolgsmodelle dargestellt: Medizinische Bildgebung, mathematische Modellierung und Biosignalverarbeitung im Bereich der Dynamik des Herzens sowie mathematische Modellierung und Simulation in der Krebstherapie Hyperthermie und der Mund-Kiefer-Gesichts-Chirurgie. In allen Fällen existiert ein Gleichklang der Interessen von Medizin und Mathematik: Beide Disziplinen wollen die Resultate schnell und zuverlässig. Für die Klinik heißt das, dass notwendige Rechnungen in möglichst kurzer Zeit, und zwar auf dem PC, ablaufen müssen und dass die Resultate so genau und belastbar sein müssen, dass medizinische Entscheidungen darauf aufbauen können. Für die Mathematik folgt daraus, dass höchste Anforderungen an die Effizienz der verwendeten Algorithmen und die darauf aufbauende Software in Numerik und Visualisierung zu stellen sind. Jedes Kapitel endet mit einer Darstellung der Perspektive des jeweiligen Gebietes. Abschließend werden mögliche Handlungsoptionen für Politik und Wirtschaft diskutiert.

Description: Millionen von Menschen werden allein in Deutschland täglich von Bussen, Bahnen und Flugzeugen transportiert. Der öffentliche Personenverkehr (ÖV) ist von großer Bedeutung für die Lebensqualität einzelner aber auch für die Leistungsfähigkeit ganzer Regionen. Qualität und Effizienz von ÖV-Systemen hängen ab von politischen Rahmenbedingungen (staatlich geplant, wettbewerblich organisiert) und der Eignung der Infrastruktur (Schienensysteme, Flughafenstandorte), vom vorhandenen Verkehrsangebot (Fahr- und Flugplan), von der Verwendung angemessener Technologien (Informations-, Kontroll- und Buchungssysteme) und dem bestmöglichen Einsatz der Betriebsmittel (Energie, Fahrzeuge und Personal). Die hierbei auftretenden Entscheidungs-, Planungs- und Optimierungsprobleme sind z.T. gigantisch und "schreien" aufgrund ihrer hohen Komplexität nach Unterstützung durch Mathematik. Dieser Artikel skizziert den Stand und die Bedeutung des Einsatzes von Mathematik bei der Planung und Durchführung von öffentlichem Personenverkehr, beschreibt die bestehenden Herausforderungen und regt zukunftsweisende Maßnahmen an.

Description: Mit dem Informationsdienst Math&Industry soll ein Prototyp eines dezentralen Informationssystems für Förderprogramme und Forschungsprojekte geschaffen werden, das sich auf andere Programme (bezüglich angewandter Mathematik, aber auch darüber hinaus) übertragen lässt. Das betrifft sowohl die Konzeption (Strukturierung der Informationen) als auch die Werkzeuge, die anderen BMBF-Förderprogrammen zur Verfügung gestellt werden können. Damit sollen diese in die Lage versetzt werden, die in Math&Industry entwickelten Konzepte und Werkzeuge an ihre spezifischen Bedürfnisse anzupassen.

Description: In dieser Arbeit wird eine Serie von Remeshing-Verfahren um die Berücksichtigung von nicht-mannigfaltigen Dreiecksvernetzungen und Merkmalskantenzügen erweitert. Die betrachteten Verfahren arbeiten im Wesentlichen lokal. Daher können die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Erweiterungen, die nicht-mannigfaltige Kantenzüge und Merkmalskantenzüge betreffen, separat beschrieben werden. Dabei wird ein Ansatz verfolgt, beide Arten von besonderen Kantenzügen aufgrund ihrer Gemeinsamkeiten einheitlich zu behandeln. Dieser besteht zum einen darin, eine Korrespondenz zwischen Kantenzügen auf der Eingabe- und der Ausgabefläche zu erhalten, indem die Remeshing-Operationen auf den Kantenzügen in entsprechend eingeschränkter Weise verwendet werden. Zum anderen wird beschrieben, wie die Abtastdichte der Kantenzüge dynamisch an die Abtastdichte der Umgebung angepasst werden kann, um für weitgehende Isotropie in der Nähe von Merkmalskantenzügen zu sorgen.

Description: A unified approach for consistent remeshing of arbitrary non-manifold triangle meshes with additional user-defined feature lines is presented. The method is based on local operations only and produces meshes of high regularity and triangle quality while preserving the geometry as well as topology of the feature lines as well as the input mesh.