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Description: Knochenremodellierung beinhaltet den Auf- und Abbau der Knochenmasse durch die verschiedenen Knochenzellen und findet fast überall, auch am Skelett Erwachsener, statt. Für die Erneuerung der Knochensubstanz sind die Osteoblasten zuständig. Sie ersetzen exakt die Menge der Knochenmasse, welche zuvor durch Osteoklasten abgebaut wurde. Störungen dieses, durch viele Faktoren beeinflussten Prozesses führen zu pathologischen Veränderungen, beispielsweise zu Osteoporose oder Arthritis. Auf der Grundlage analysierter publizierter Modelle wurde ein Modell entwickelt, welches den Einfluss einiger dieser Faktoren realistisch abbildet. Auf diese Weise kann die Wirkung von basalem PTH, des RANKL-OPG-Systems ( RANKL: Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand, OPG: Osteoprotegerin) und des Estradiols auf den Knochenstoffwechsel am vorgestellten System untersucht werden. Außerdem wurde durch Estradiolmangel hervorgerufene Osteoporose und der kurative Effekt von synthetischen Medikamenten wie Estradiol oder intermittierend verabreichtem PTH modelliert. Mit der Parameterschätzung anhand des Gauß-Newton-Verfahrens wird des Weiteren eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht, mathematische Modelle bestmöglich durch Variation der Parameterwerte an experimentelle Daten anzupassen. Das am Zuse-Institut Berlin entwickelte Softwarepaket POEM wendet diesen Algorithmus an und wird ebenfalls erläutert.

Description: Bei der numerischen Lösung von Optimalsteuerungsproblemen mit elliptischen partiellen Differentialgleichungen als Nebenbedingung treten unvermeidlich Diskretisierungs- und Iterationsfehler auf. Man ist aus Aufwandsgründen daran interessiert die dabei entstehenden Fehler nicht sehr klein wählen zu müssen. In der Folge werden die linearisierten Nebenbedingungen in einem Composite-Step-Verfahren nicht exakt erfüllt. In dieser Arbeit wird der Einfluss dieser Ungenauigkeit auf das Konvergenzverhalten von Newton-Lagrange-Verfahren untersucht. Dabei sollen mehrere einschlägige lokale Konvergenzresultate diskutiert werden. Anschließend wird ein konkretes Composite-Step-Verfahren formuliert, in dem die Genauigkeit der inneren Iterationsverfahren adaptiv gesteuert werden kann. Am Ende der Arbeit wird an zwei Musterproblemen die hohe Übereinstimmung der analytischen Voraussagen und der tatsächlichen Performanz der dargestellten Methoden demonstriert.

Description: Dieser Bericht beschreibt in allgemein verständlicher Form die Struktur der Datenhaltung im Zuse‐Institut Berlin (ZIB) und die aktuell verwendeten Strategien im Umgang mit immer stärker wachsenden Datenmengen, sowie der Herausforderung der Speicherung unwiederbringlicher Daten über im Grunde unbegrenzte Zeit.

Description: Das Förderprogramm Digitalisierung des Landes Berlin fördert Digitalisierungsprojekte in Berliner Kulturerbeeinrichtungen und hat parallel dazu die Servicestelle Digitalisierung (digiS) als zentrale Beratungs- und Koordinierungsstelle eingerichtet. Ziel ist dabei, eine technische und organisatorische Infrastruktur für die Projekte sowie zur Sicherung der Langzeitverfügbarkeit digitalen Kulturguts vorzuhalten. Der Artikel beschreibt das Förderprogramm, das Aufgabenspektrum von digiS und die Herausforderungen, die sich für Kulturerbeinstitutionen ergeben, wenn sie sich auf den offenen Dialog mit ihren Nutzern einlassen und ihre Objekte digital langzeitverfügbar halten wollen.

Description: The city state of Berlin supports digitisation projects in its cultural heritage institutions and has established the Service Center for Digitisation (digiS) as a central supporting and coordinational unit. As a goal, a technical and organisational infrastructure for the projects as well as matters for the digital preservation of cultural heritage objects shall be provided. The article describes the support program, the range of tasks of digiS and the challenges that arise for cultural heritage institutions, if they want to open up and digitally preserve their objects for a long time.

Description: „Ich mache ihm ein Angebot, das er nicht ablehnen kann.” Diese Aussage aus einem gänzlich anderen Kontext lässt sich recht treffend übertragen als Wunsch von Dienstleistern und Zweck von Dienstleistungen für Datenproduzenten im Forschungsdatenmanagement. Zwar wirkt Druck zur Datenübergabe nicht förderlich, die Eröffnung einer Option aber sehr wohl. Im vorliegenden Artikel geht es um das Verständnis der Nachhaltigkeit von Forschung und ihren Daten anhand der Erkenntnisse und Erfahrungen aus der ersten Phase des DFG-Projekts EWIG. [Fn 01] Eine Auswahl von Fallstricken beim Forschungsdatenmanagement wird anhand der Erkenntnisse aus Expertengesprächen und eigenen Erfahrungen beim Aufbau von LZA-Workflows vorgestellt. Erste Konzepte in EWIG zur Datenübertragung aus unterschiedlich strukturierten Datenquellen in die „Langfristige Domäne” werden beschrieben.

Description: "I'm gonna make him an offer he can't refuse". This quote from a completely different context can be aptly rendered as a statement of service providers as well as the purpose of services for data producers in the field of research data management. Although pressure is not the leverage of choice if you want researchers to deposit their research data in some kind of repository, offering an option does the trick quite well. In this article we present some of the concepts for sustainability of research and its data from the first phase the of the project EWIG, funded by the Deutsche Forschungsgemeinschaft. A selection of pitfalls in research data management is presented based on the findings from expert interviews and our own experiences in the construction of LTP workflows. First concepts in EWIG to transfer data from differently structured data sources into the "Permanent Domain" are described.

Description: In dieser Arbeit wird die Leistungsfähigkeit des MapReduce-Framework Hadoop mit XtreemFS als verteiltes und POSIX-konformes Dateisystem bestimmt. Damit wird XtreemFS das für die Nutzung mit Hadoop entwickelte Dateisystem HDFS ersetzen. HDFS und XtreemFS werden verglichen und XtreemFS für Nutzung unter Hadoop konfiguriert. Zudem werden Optimierungen an der Hadoop-Schnittstelle von XtreemFS vorgenommen. Die Leistung von Hadoop mit XtreemFS wird mittels synthetischer Benchmarks und realer Hadoop Anwendungen gemessen und mit der Leistung von Hadoop mit HDFS verglichen.

Description: Eines der größten Hindernisse beim praktischen Einsatz von Scalaris, einer skalierbaren Implementierung einer verteilten Hashtabelle mit Unterstützung für Transaktionen, ist das Fehlen eines Verfahrens zur Aufnahme eines konsistenten Zustandes des gesamten Systems. Wir stellen in dieser Arbeit ein einfaches Protokoll vor, dass diese Aufgabe erfüllt und sich, auf Grund der von uns gewählten Herangehensweise, leicht implementieren lässt. Als Ausgangspunkt dafür wählen wir aus einer Reihe von „klassischen“ Snapshot-Algorithmen ein 1993 von Mattern entworfenes Verfahren, welches auf dem Algorithmus von Lai und Yang basiert, aus. Diese Entscheidung basiert auf einer gründlichen Analyse der Protokolle unter Berücksichtigung der Architektur der existierenden Software. Im nächsten Arbeitsschritt benutzen wir unser vollständiges Wissen über die Interna des Transaktionssystems von Scalaris und vereinfachen damit das Verfahren hinsichtlich Benutzbarkeit und Implementierungskomplexität, ohne die Anforderungen an den aufgenommenen Zustand aufzuweichen. Statt einer losen Anhäufung lokaler Zustände der einzelnen Teilnehmerknoten können wir am Ende eine große Schlüssel-Wert-Tabelle als Ergebnis erzeugen, die konsistent ist, sich leicht weiterverarbeiten lässt und die einem Zustand entspricht, in dem sich das System einmal befunden haben könnte. Nachdem wir das Verfahren dann in Software umgesetzt haben, werten wir die Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses auf die Performanz des Gesamtsystems aus und diskutieren mögliche Weiterentwicklungen.

Description: Pattern Datenbanken (PDBs) werden in der heuristischen Suche eingesetzt, um irrelevante Pfade in der Suche auszuschließen. Da die Leistung einer PDB mit ihrer Größe steigt und für die effektive heuristische Suche in großen Zustandsräumen große PDBs nötig sind, ist ein paralleler Ansatz notwendig, um sehr große PDBs zu erzeugen. Diese Arbeit erweitert einen, auf MapReduce basierenden, Algorithmus von Reinefeld und Schütt (2009) zur massiv-parallelen Breitensuche so, dass damit sehr große PDBs erzeugt werden können. So entsteht die erste vollständige 8+8+8 PDB für das 24er-Puzzle. Reinefeld und Schütt implementieren ebenfalls das heuristische Suchverfahren BFIDA* für MapReduce. In dieser Arbeit wird dieser Implementation ein Speedup von 857 bei 2039 Kernen nachgewiesen. Weiterhin führt diese Arbeit ein Schema ein, mit dem PDBs bei der Suche direkt von der Festplatte gelesen werden können. Des Weiteren wird der Nutzen von großen PDBs in einer Gruppe von PDBs untersucht, deren Heuristikwerte maximiert werden. Dazu wird analysiert, wie sich Gruppen von PDBs mit unterschiedlicher Größe verhalten und welche Faktoren bei solchen Konstellationen zum Erfolg der Gruppe beitragen. Es wird gezeigt, dass der Einsatz von großen PDBs effizient ist, wenn der zur Verfügung stehende Hauptspeicher ausreicht, eine Gruppe zusammen mit einigen kleineren PDBs zu bilden.

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: Verteilte Dateisysteme erlauben es zusätzliche Replikate von Dateien anzulegen, um Client-Zugriffe auf mehrere Server zu verteilen. Bei einer einheitlichen Festlegung des Replikationsfaktors für alle Dateien wird der beschränkte verfügbare Speicherplatz jedoch nicht effizient genutzt, da es nur einen geringen Anteil von Dateien gibt, die häufig angefragt werden, während die restlichen Dateien unnötig Speicherplatz belegen. Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt daher ein Verfahren den Replikationsfaktor einer Datei in Abhängigkeit ihrer Popularität festzulegen. Im Kontext des verteilten Dateisystems XtreemFS wurde dazu ein zentraler Dienst für die dynamische Replikation implementiert und mit einem Trace simuliert. Die Auswertung zeigt, dass die popularitätsbasierte Anpassung ein geeignetes Verfahren ist den Replikationsfaktor dynamisch festzulegen, da bei einer wöchentlichen Ermittlung der Popularität weniger als durchschnittlich 3,1% zusätzliche Replikate angelegt wurden. Da der Dienst selbst nicht mit einer beliebigen Anzahl von Dateien skaliert, muss er in mehrere Partitionen unterteilt und dezentral ausgeführt werden. Darum entwickelt der zweite Teil der Arbeit eine dezentrale Variante des Dienstes und zeigt, dass der Replikationsfaktor identisch zum zentralen Fall festgelegt werden kann. Nur im Fall eines Netzwerkausfalls oder nicht synchronisierter lokaler Uhren tritt eine Abweichung der Replikationsfaktoren auf, deren Ausmaß in der Simulation untersucht wurde.

Description: Distributed file systems allow the creation of additional file replicas in order to spread requests across several servers. However, setting a uniform number of replicas for every file would not utilize the available storage space in an efficient manner. As there are only few popular files, the majority of files would unnecessarily use up the limited space. Therefore the first part of this thesis presents a method to adjust the replication factor depending on the popularity of the files. This method was implemented as a central service for dynamic replication in the context of the distributed file system XtreemFS. The service was then simulated using a trace. A weekly observation of the popularity resulted in an average creation rate of 3.1% compared to all replicas. This shows that popularity-based adjustment is a feasible way to set the replication factor dynamically. As the service itself does not scale with the number of observed files, it needs to be partitioned and executed in a distributed manner. Therefore the second part of this thesis develops a distributed version of the service and shows that it determines replication factors equal to the result of the central version. However, the replication factor may vary if there is a network outage or a drift of the local clocks. The degree of variation was analyzed in simulations.

Description: In replizierten Systemen muss es möglich sein ausgefallene Server zu ersetzen und Replikate dynamisch hinzuzufügen oder zu entfernen. Veränderungen an der Menge der eingesetzten Replikate können zu inkonsistenten Daten führen. In dieser Arbeit wird ein Algorithmus für das konsistente Hinzufügen und Entfernen von Replikaten für das verteilte Dateisystem XtreemFS vorgestellt. Der Algorithmus nutzt einen fehlertoleranten Service, der die Replikatliste speichert sowie Veränderungen koordiniert und diese aus globaler Sicht atomar ausführt.

Description: Bei der numerischen Lösung von Optimalsteuerungsproblemen mit elliptischen partiellen Differentialgleichungen als Nebenbedingung treten unvermeidlich Diskretisierungs- und Iterationsfehler auf. Man ist aus Aufwandsgründen daran interessiert die dabei entstehenden Fehler nicht sehr klein wählen zu müssen. In der Folge werden die linearisierten Nebenbedingungen in einem Composite-Step-Verfahren nicht exakt erfüllt. In dieser Arbeit wird der Einfluss dieser Ungenauigkeit auf das Konvergenzverhalten von Newton-Lagrange-Verfahren untersucht. Dabei sollen mehrere einschlägige lokale Konvergenzresultate diskutiert werden. Anschließend wird ein konkretes Composite-Step-Verfahren formuliert, in dem die Genauigkeit der inneren Iterationsverfahren adaptiv gesteuert werden kann. Am Ende der Arbeit wird an zwei Musterproblemen die hohe Übereinstimmung der analytischen Voraussagen und der tatsächlichen Performanz der dargestellten Methoden demonstriert.

Description: Das Förderprogramm Digitalisierung des Landes Berlin fördert Digitalisierungsprojekte in Berliner Kulturerbeeinrichtungen und hat parallel dazu die Servicestelle Digitalisierung (digiS) als zentrale Beratungs- und Koordinierungsstelle eingerichtet. Ziel ist dabei, eine technische und organisatorische Infrastruktur für die Projekte sowie zur Sicherung der Langzeitverfügbarkeit digitalen Kulturguts vorzuhalten. Der Artikel beschreibt das Förderprogramm, das Aufgabenspektrum von digiS und die Herausforderungen, die sich für Kulturerbeinstitutionen ergeben, wenn sie sich auf den offenen Dialog mit ihren Nutzern einlassen und ihre Objekte digital langzeitverfügbar halten wollen.

Description: Im Oktober 2012 hatte die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) ein Förderprogramm zur Neuausrichtung überregionaler Informationsservices ausgeschrieben, um eine umfassende Reorganisation bestehender Infrastrukturen anzustoßen, die mit den Empfehlungen des Wissenschaftsrates zur Zukunft der bibliothekarischen Verbundsysteme in Deutschland gefordert wurde. Im Themenfeld „Bibliotheksdateninfrastruktur und Lokale Systeme“ der DFG-Ausschreibung wurde das vom Hessischen Bibliotheksinformationssystem (HeBIS), vom Bibliotheksverbund Bayern (BVB) und vom Kooperativen Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) beantragte Vorhaben „Cloudbasierte Infrastruktur für Bibliotheksdaten“ (CIB) bewilligt. Das Projekt zielt auf die Überführung bibliothekarischer Workflows und Dienste in cloudbasierte Arbeitsumgebungen und die sukzessive Ablösung traditioneller Verbund- und Lokalsysteme durch internationale Systemplattformen. Zu den Arbeitspaketen des Vorhabens gehört u. a. die Einbindung von Norm- und Fremddatenangeboten und von weiteren Services in diese Plattformen.

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 KOBVZentrale installiert. Der ZFL-Server dient im KOBV sowohl für die Bestellung von Monographien als auch für die Bestellung von Aufsatzkopien aus Zeitschriften. 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. Im Laufe der Jahre 2012-2013 hat die KOBV-Zentrale das Bibliothekskonto grundlegend überarbeitet; die neue Version wurde im September 2013 freigegeben. Neben der Überarbeitung des Interfaces– so wird den Bibliotheken auf der Startseite nun eine Übersicht ihrer laufenden Bestellungen angezeigt und dient als direkter Einstieg in die Bearbeitung – wurde das Bibliothekskonto um folgende Funktionen erweitert: Umstellung des Zeichensatzes auf UTF8, Möglichkeit zur elektronische Lieferung von Aufsatzkopien zwischen Bibliotheken (EDL-Lieferung). Das Handbuch, das die Vorgänge der Bestellverwaltung im Bibliothekskonto beschreibt, wurde in der nun vorliegenden 4. Auflage um die Beschreibung der neuen Funktionen ergänzt.

Description: Heutzutage ist eine Vielzahl der mehrstöckigen Gebäude mit Personenaufzugsgruppen ausgestattet. Uns wohl bekannt sind die sogenannten konventionellen Systeme. Bei diesen Systemen betätigt jeder ankommende Passagier eine der beiden Richtungstasten und teilt dem dahinterstehenden Steuerungsalgorithmus seine gewünschte Startetage und Fahrtrichtung mit. Betreten wird der zuerst auf der Startetage ankommende Aufzug mit gleicher Fahrtrichtung und ausreichend Kapazität. Die entsprechende Zieletage wird dem System erst nach dem Betreten der Fahrgastkabine mitgeteilt. Neben diesen konventionellen Systemen gibt es Aufzugsgruppen mit Zielrufsteuerung. Die Besonderheit eines zielrufgesteuerten Systems ist, dass ein ankommender Passagier bereits auf der Startetage seine gewünschte Zieletage angibt und eine Rückmeldung vom System erhält, welchen Aufzug er nutzen soll. Diese Zuweisung durch das System hat das Ziel, die Warte- und Reisezeiten der Passagiere zu minimieren. Ein wesentlicher Faktor bei der Berechnung warte- und reisezeitminimaler Fahrpläne ist das momentane Verkehrsmuster. Eine Einteilung der Verkehrsszenarien lässt sich am besten bei Bürogebäuden vornehmen. So ist es typisch für die Morgenstunden, dass jeder Passagier auf einer Zugangsebene seine Fahrt beginnt und alle Passagiere die gleiche Fahrtrichtung haben. Unter einer Zugangsebene ist z. B. der Haupteingang oder ein Parkdeck zu verstehen. Ein weiterer wesentlicher Punkt bei Zielrufsystemen ist die Art der Zuweisung der Passagiere durch das System. Zum einen gibt es unmittelbar zuweisende (UZ-) Systeme. In einem UZ-System wird nach jeder Ankunft eines Passagiers eine Momentaufnahme des momentanen Verkehrs erstellt und es findet eine Neuplanung und Zuweisung statt. Eine solche Momentaufnahme werden wir im späteren Verkauf als Schnappschussproblem bezeichnen. Jeder Passagier bekommt im Anschluss an die Lösung des Schnappschussproblems eine Mitteilung vom System, z. B. über ein Display, welchen Aufzug er benutzen soll. Zum anderen gibt es verzögert zuweisende (VZ-) Systeme. In diesen Systemen wird die Erstellung und Lösung eines Schnappschussproblems bis kurz vor Ankunft eines Aufzuges auf einer Etage verzögert. In einem VZ-System teilt das System allen wartenden Passagieren die geplanten Zieletagen des ankommenden Aufzugs mit. Jeder Passagier, der einen Ruf getätigt hat und zu einer dieser Zieletagen fahren will, kann jetzt diesen Aufzug betreten. Durch die Verzögerung muss im Vergleich zu einem UZ-System eine weitaus größere Menge von Passagieren zugewiesen werden. Dadurch kann der Lösungsprozess bedeutend aufwändiger werden. Vorteil eines VZ-Systems ist hingegen der größere Freiheitsgrad bei der Optimierung, da aufgrund der späten Zuweisung die weitere Verkehrsentwicklung mit einbezogen werden kann. VZ-Systeme sind aufgrund des größeren Freiheitsgrades interessant für die Praxis ist, wir uns demzufolge in dieser Arbeit mit einer effizienteren Lösung dieser Art von Schnappschussproblemen befassen. Es genügt dabei den Lösungsprozess eines Schnappschussproblems zu betrachten. Das Ziel ist eine Reduzierung der benötigten Rechenzeit. Unter Reoptimierung verstehen wir die Konstruktion zulässiger Spalten in den jeweiligen Iterationsrunden der Spaltengenerierung innerhalb eines Schnappschussproblems. Als eine Iterationsrunde bezeichnet wir einer Menge zulässiger Touren mit negativen reduzierten Kosten. Eine effiziente Reoptimierung zeichnet sich durch die Wiederverwendung und Aufbereitung von Informationen aus vorangegangenen Iterationsrunden desselben Schnappschussproblems aus. Zu den wichtigen Informationen gehört der konstruierte Suchbaum der vorherigen Iterationsrunde mit seinen ausgeloteten (abgeschnittenen) Blättern sowie konstruierten Touren bzw. Spalten, welche in der Iterationsrunde ihrer Konstruktion nicht zur Lösung des Teilproblems der Spaltengenerierung beitrugen. Eine solche Wiederverwendung und Aufbereitung von Informationen nennen wir Warmstart.

Description: Wir stellen in dieser Arbeit ein mathematisches Optimierungsmodell zur Bestimmung eines optimalen Linienplans vor, das sowohl die Fahrzeiten und die Anzahl der Umstiege berücksichtigt als auch die Kosten des Liniennetzes. Dieses Modell deckt wichtige praktische Anforderungen ab, die in einem gemeinsamen Projekt mit den Verkehrsbetrieben in Potsdam (ViP) formuliert wurden. In diesem Projekt wurde der Linienplan 2010 für Potsdam entwickelt. Unsere Berechnungen zeigen, dass die mathematische Optimierung in nichts einer "Handplanung" des Liniennetzes nachsteht. Im Gegenteil, mit Hilfe des Optimierungsprogramms ist es möglich, durch Veränderung der Parameter mehrere verschiedene Szenarien zu berechnen, miteinander zu vergleichen und Aussagen über minimale Kosten und Fahrzeiten zu machen.

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.