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Description: In dieser Arbeit werden effiziente Co-Reservierungs-Algorithmen vorgestellt, mit denen Rechenressourcen mehrerer Cluster im Grid reserviert werden können. Es werden fünf Algorithmen vorgestellt, die flexible Co-Reservierungsanfragen ermöglichen. In einer Co-Reservierungsanfrage müssen die angeforderten CPUs der Teilreservierungen exakt festgelegt werden. Die Cluster und die Startzeiten, bei denen die Teilreservierungen durchgeführt werden, ermittelt ein Co-Reservierungs-Algorithmus erst bei der Anfragebearbeitung. Die Benutzer können die Startzeit in der Anfrage eingrenzen, in dem sie eine früheste Startzeit und eine Deadline angeben. In den bisher entwickelten Reservierungsverfahren können Benutzer nur starre Co-Reservierungsanfragen stellen, in denen sie für alle Attribute der Teilreservierungen exakte Werte angeben müssen. Eine flexible Co-Reservierungsanfrage erlaubt einem Grid-Reservierungsdienst optimierte Reservierungsvarianten durchzuführen, da er aus vielen Reservierungsvarianten auswählen kann. Die Anwendungen von lokalen Benutzern können durch die Grid-Reservierungen verzögert werden. Bei der Auswahl der Reservierungsvarianten kann ein Grid-Reservierungsdienst dies berücksichtigen und den negativen Einfluß der Grid-Reservierungen verringern. Bei zwei Co-Reservierungs-Algorithmen werden auch zusätzliche Sortiervorgaben des Klienten bei der Auswahl der Reservierungsvarianten beachtet. Die Algorithmen wurden durch Simulationen mit dem Workload eines realen großen Supercomputers ausgewertet. Die Untersuchungen zeigen, daß sowohl die lokalen als auch die Grid-Benutzer von den flexiblen Anfragen profitieren können. Den lokalen Benutzern wurden die Ressourcen weniger oft durch zu früh gestellte Reservierungsanfragen entzogen. Die Grid- Benutzer können ihrerseits komfortabel eine optimierte Reservierungsvariante durchführen lassen.

Description: "`Volkssport Sudoku"' titelt der Stern in seiner Ausgabe vom 24. Mai2006. In der Tat traut sich derzeit kaum noch eine Zeitung, ohne Sudoku zu erscheinen. Die Begeisterung am Lösen dieser Zahlenrätsel offenbart eine unvermutete Freude am algorithmischen Arbeiten. Mathematisch kann man Sudokus als lineare diophantische Gleichungssysteme mit Nichtnegativitätsbedingungen formulieren. Solche ganzzahligen linearen Programme sind die wichtigsten Modellierungswerkzeuge in zahlreichen Anwendungsgebieten wie z.B. der Optimierung von Telekommunikations- und Verkehrsnetzen. Moderne Verfahren zur Lösung dieser Optimierungsprobleme sind durch Sudokus allerdings deutlich weniger zu beeindrucken als Zeitungsleser.

Description: Das deutschsprachige Bibliothekswesen verfügt mit den \glqq Regeln für den Schlagwortkatalog \grqq (RSWK) unter Verwendung der \glqq Schlagwortnormdatei \grqq (SWD) über ein Instrumentarium, welches zusammen mit einem \glqq Faceted Browsing \grqq das bisher bestehende Angebot für ein Information Retrieval optimal ergänzen kann. Die Verbindung zwischen Standardvokabular (SWD) und Kettenbildung (RSWK) einerseits und eine nach Facetten-Eigenschaften gegliederte Navigation andererseits unterstützt bestmöglich eine inhaltlich bezogene Recherche. Die Stärken und Schwächen der RSWK/SWD werden erörtert und auch Klassifikationen (DDC und RVK) als mögliche Facetten diskutiert.

Description: Wir beschäftigen uns mit dem Problem der Betriebsplanung von Laserschweißrobotern im Karosseriebau. Gegeben ist eine Menge von Schweißnähten, die innerhalb einer Fertigungszelle an einem Karosserieteil gefertigt werden müssen. Die Schweißnähte werden durch mehrere parallel betriebene Roboter bearbeitet. Die Aufgabe besteht darin, für jeden Roboter eine Reihenfolge und eine zeitliche Koordinierung seiner Bewegungen zu finden, so dass alle Schweißnähte innerhalb der Taktzeit der Fertigungszelle bearbeitet werden und so wenig Laserquellen wie möglich eingesetzt werden. Dabei müssen einige Nebenbedingungen berücksichtigt werden. Für dieses spezielle Schweißproblem haben wir eine Formulierung als gemischt-ganzzahliges lineares Programm entwickelt, welches sich für die untersuchten praktischen Fälle sehr schnell lösen lässt.

Description: Wir erleben zu Beginn des aufkommenden Informationszeitalters mit dem Siegeszug von Google und anderen Internet-Technologien einen Wandel im Verhalten von Wissenschaftlern und Studenten, der mit dem Einsatz von {\sl Google Scholar} und {\sl Google Book Search} einen Paradigmenwechsel für Bibliotheken und Informationsversorger gleichkommt. Der Artikel untersucht die technischen Hintergründe für den Erfolg dieser besonderen Art des Information Retrievals: Fulltext Indexing und Citation Ranking als besondere Form des Information Minig. Er diskutiert Stärken und auch Schwächen des Google-Ansatzes. Der Autor stellt sich auch der Frage, unter welchen Bedingungen es möglich ist, ein zu {\sl Google Scholar} und der {\sl Google Book Search} konkurrenzfähiges Retrieval in der Landschaft der Bibliotheken und Bibliotheksverbünde zu entrichten. Die These ist, dass dieses unter Einsatz des {\sl Open Source} Indexierers {\sl Lucene} und des Web-Robots {\sl Nutch} möglich ist. Bibliotheken können durch gezielten Einsatz solcher Internet-Technologien dem Nutzer die Leistungen, welche Google uns mit seinen Tools im {\sl Visible Web} und mit Referenzen auf {\sl Citations} in der Welt der Literatur zur Verfügung stellt, in vergleichbarer Art auch für ihre eigenen durch Lizenzen geschützten digitalen Journale und ihre speziellen lokal verfügbaren Ressourcen, auf die Internet-Suchmaschinen keine Zugriff haben, anbieten. Es besteht die Hoffnung, dass Nutzer dann nicht - wie in einer kürzlichen Studie des OCLC konstatiert - überwiegend im Internet verbleiben, sondern bei ihrer Suche auch den Weg zu den Angeboten der örtlichen Bibliothek attraktiv finden.

Description: This paper addresses the problem of scheduling vehicles in a public mass transportation system. We show how this problem can be modelled as a special multicommodity flow problem and outline the solution methodology we have developed. Based on polyhedral investigations, we have designed and implemented a branch&cut algorithm and various heuristics with which real vehicle scheduling problems of truely large scale can be solved to optimality. We describe some implementation issues and report computational results.

Description: Der Report analysiert die Ergebnisse des Projektes ,,Verbesserung des benutzerorientierten Zugriffs auf fachspezifische Online und CD-ROM Datenbanken für Mathematische Institute der Bundesrepublik Deutschland'' der Deutschen Mathematiker-Vereinigung. An dem Projekt, das vom ZIB geleitet und koordiniert worden ist, haben mehr als 50 mathematische Fachbereiche und Forschungsinstitute teilgenommen. Dieses vom damaligen BMFT (einem Teil des jetzigen Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie) geförderte Projekt hat wesentlich dazu beigetragen, dass fachspezifische Datenbanken heute in den mathematischen Fachbereichen in Deutschland zu den selbstverständlichen Arbeitsmitteln gehören. Darüber hinaus hat das Projekt die Grundlagen für eine moderne elektronische Informations- und Kommunikationsstruktur in den mathematischen Fachbereichen gelegt.

Description: Dieser Report beschreibt ein Konzept zur einheitlichen Bereitstellung von Software in heterogenen Umgebungen. Software kann so kooperativ durch mehrere Beteiligten (z. B. auch über Institutsgrenzen hinweg) angeboten und genutzt werden. Die Konzepte stammen ursprünglich vom Rechenzentrum der Universität Stuttgart (RUS) und wurden im Rahmen eines vom Verein zur Förderung eines Deutschen Forschungsnetzes (DFN) mit Mitteln des BMBF geförderten Projekts zur Berliner Software Distribution (BeSD) weiterentwickelt.

Description: Steht uns das Ende des traditionellen wissenschaftlichen Publizierens bevor? Neue Technologien eröffnen neue Chancen zur Bewältigung der Informationsflut und des gleichzeitigen Informationsmangels. Doch der Einsatz von Technik allein reicht nicht aus.

Description: Der Artikel ist die ausgearbeitete und erweiterte Fassung eines eingeladenen Vortrags der Tagung ,,Die unendliche Bibliothek - Digitale Information in Wissenschaft, Verlag und Bibliothek''. Dieses Treffen, eine Veranstaltung des Börsenvereins des Deutschen Buchhandels e.V., der Deutschen Bibliothek und der Bundesvereinigung Deutscher Bibliothkesverbände, fand im Dezember 1995 in Bonn als Beitrag zur der heute aktuellen Debatte unter Wissenschaftlern, Verlegern, Buchhändlern, Bibliothekaren und Politikern statt, wie unser Wissen und unsere Informationen digital transferiert werden können. Der Vortrag stellte das zentrale Problem des heutigen wissenschaftlichen Informationswesens dar, die gleichzeitige Existenz von Informationsflut und Informationsmangel. Nach einer knappen Bestimmung der Veränderung der Kommunikationsstrukturen in den Wissenschaften fragte er nach den essentiellen Veränderungen der Informationsarten, d.h. nach der Natur der kommenden Globalen Digitalen Bibliothek, die als ein über die ganze Welt und auf viele Institutionen verteilter globaler Speicher gesehen wird. Der Vortrag diskutierte zum Schluss die Bedürfnisse und Interessen der Wissenschaften und ihre spezifische Verantwortung beim Übergang in die elektronische Welt. Der Tagungsband ist erschienen beim Harrassowitz Verlag, Wiesbaden, 1996.

Description: Dieser Bericht beschreibt die Ergebnisse eines Anwendungsprojektes, das parallel zum Aufbau des Berliner Hochgeschwindigkeitsdatennetzes (Berlin Regional Testbed) am ZIB durchgeführt wurde. Es werden allgemeine Werkzeuge und anwendungsspezifische Arbeitsumgebungen zur netzverteilten Visualisierung und Simulation vorgestellt. Die allgemeinen Werkzeuge unterstützen folgende Aufgaben: Kopplung von Simulationen auf (Hochleistungs-)Rechnern an lokale Grafikarbeitsplätze, objektorientierte und verteilte Visualisierung, Remote-Videoaufzeichnung, Bilddatenkompression und digitaler Filmschnitt. Die spezifischen Arbeitsumgebungen wurden für Aufgaben aus den Bereichen Numerische Mathematik, Astrophysik, Strukturforschung, Chemie, Polymerphysik und Strömungsmechanik entwickelt.

Description: In diesem Handbuch werden die Bausteine zum Aufbau einer graphischen Benutzeroberfläche mit {\tt ZGUI} beschrieben. Auf der einen Seite stehen die Tcl/Tk--Prozeduren, die die graphischen Elemente definieren. Die Beschreibung der Anwendung der Prozeduren und der Interaktionen der Elemente bildet den ersten Teil des Handbuches. Auf der anderen Seite stehen die Anforderungen an Anwendungen, die mit einer {\tt ZGUI}--Benutzeroberlfäche gesteuert werden sollen. Hier findet man im Handbuch die Beschreibung der Anwendungsprogrammierschnittstelle (application programming interface, API).

Description: Dieser Aufsatz ist die Ausarbeitung eines Vortrags auf der 4. Jahrestagung der Gesellschaft Information Bildung (GIB) am 10. und 11. Oktober 1996 an der Humboldt-Universität Berlin. Er enthält einen Überblick über die neuesten Entwicklungen in der Informations- und Kommunikationstechnik und beleuchtet deren Auswirkungen auf den Wissenschaftsbetrieb. Er beginnt mit historischen Anmerkungen zur Entstehung der Schrift und zur Speicherung und Übertragung von Information. Er führt, nach einer knappen Diskussion der Defizite in der gegenwärtigen Informationsversorgung und einem kurzen Ausflug in die Geschichte des Internet und des World Wide Web, zu einer Darstellung ausgewählter aktueller Aktivitäten der Wissenschaften im Bereich elektronischer Information, Kommunikation, Dokumentation und Archivierung. Dabei zeigt sich, dass sich der Begriff wissenschaftlicher Information bereits zu wandeln beginnt. Zur traditionellen papiergebundenen Information treten völlig neue Informationsarten hinzu, von Software- und Datensammlungen über multimediale Information bis hin zu Fernübertagungen von wissenschaftlichen Vorträgen und Experimenten. Eine Vielzahl von Links; (URL's bzw. anklickbaren Verweisen) soll diesen Wandel nicht nur belegen, sondern auch das rasche Auffinden wichtiger Dokumente und Quellen im Internet ermöglichen.

Description: {\footnotesize In der vorliegenden Arbeit werden neue Implementierungen des dualen und primalen revidierten Simplex-Algorithmus für die Lösung linearer Programme (LPs) vorgestellt. Dazu werden die Algorithmen mithilfe einer Zeilenbasis dargestellt, aus der über einen Spezialfall die übliche Darstellung mit einer Spaltenbasis folgt. Beide Darstellungen sind über die Dualität eng miteinander verbunden. Ausserdem wird eine theoretische Untersuchung der numerischen Stabilität von Simplex-Algorithmen durchgeführt, und es werden verschiedene Möglichkeiten der Stabilisierung diskutiert. Beide Darstellungen der Basis werden in den Implementierungen algorithmisch ausgenutzt, wobei der Einsatz der Zeilenbasis für LPs mit mehr Nebenbedingungen als Variablen Geschwindigkeitsvorteile bringt. Darüberhinaus werden weitere Beschleunigung gegenüber anderen state-of-the-art Implentierungen erzielt, und zwar durch den Einsatz eines Phase-1 LPs, das eine grösstmögliche Übereinstimmung mit dem Ausgangs-LPs aufweist, durch eine dynamische Anpassung der Faktorisierungsfrequenz für die Basis-Matrix und durch die Optimierung der Lösung linearer Gleichungssysteme für besonders dünnbesetzte Matrizen und Vektoren. Es wurden drei Implementierungen vorgenommen. Die erste läuft sequentiell auf einem PC oder einer Workstation. Ihre hohe numerische Stabilität und Effizienz durch die Integration der oben genannten Konzepte machen sie zu einem zuverlässigen Hilfsmittel für den täglichen Einsatz z.B.~in Schnittebenenverfahren zur Lösung ganzzahliger Programme. Als Programmiersprache wurde C++ verwendet, und es wurde ein objektorientierter Software-Entwurf zugrundegelegt. Dieser leistet eine hohe Flexibilität und Anpassbarkeit z.B.~für die Integration benutzerdefinierter Pricing-Strategien. Bei den anderen beiden Implentierungen handelt es sich um parallele Versionen für Parallelrechner mit gemeinsamem und für solche mit verteiltem Speicher. Dabei wird der objektorientierte Entwurf so genutzt, dass lediglich die zusätzlichen Aufgaben für die Parallelisierung (Synchronisation, Kommunikation und Verteilung der Arbeit) implementiert werden, während alle Algorithmen von der sequentiellen Implementierung geerbt werden. Die Parallelisierung setzt an vier Punkten an. Der erste und einfachste ist die parallele Berechnung eines Matrix-Vektor-Produktes. Als zweites wurden beim Pricing und Quotiententest parallele Suchalgorithmen eingesetzt. Weiter werden beim steepest-edge Pricing zwei lineare Gleichungssysteme nebenläufig gelöst. Schliesslich wird ein paralleles Block-Pivoting verwendet, bei dem Gleichungssysteme mehrerer aufeinanderfolgender Iterationen gleichzeitig gelöst werden. Ob und welche der Parallelisierungs-Konzepte eine Beschleunigung bewirken, ist problemabhängig. Es gelingt z.B.~mit 32 Prozessoren eine Beschleunigung um mehr als einen Faktor 16 zu erzielen. Schliesslich wird die parallele Lösung dünnbesetzter linearer Gleichungssysteme mit unsymmetrischen Matrizen untersucht und eine Implementierung für den Cray T3D vorgenommen. Sie enthält ein neues Verfahren des Lastausgleichs, das keinen zusätzlichen Aufwand verursacht. Die Implementierung erzielt vergleichsweise günstige Laufzeiten.}

Description: Der Entwurf und die Implementierung des auf Tcl/Tk basierenden Werkzeugkastens ZGUI wird beschrieben und an einigen Beispielen erläutert. ZGUI unterstützt die Entwicklung einer graphischen Benutzeroberfläche (GUI) für die am ZIB erstellte numerische Software. Es sollen folgende Ziele erreicht werden: \begin{itemize} \item einfaches Ausprobieren anhand vordefinierter Testprobleme,\vspace*{-2mm} \item Kennenlernen numerischer Steuergrö\ss en und Verfahrensvarianten,\vspace*{-2mm} \item einfache Eingabe neuer Probleme,\vspace*{-2mm} \item einfache Nutzung graphischer Ausgabemöglichkeiten und\vspace*{-2mm} \item einheitliche Darstellung gleicher oder ähnlicher Optionen. \end{itemize}

Description: The paper addresses the unit commitment problem in power plant operation planning. For a real power system comprising coal and gas fired thermal as well as pumped storage hydro plants a large-scale mixed integer optimization model for unit commitment is developed. Then primal and dual approaches to solving the optimization problem are presented and results of test runs are reported.

Description: Müssen Etatkürzungen bei staatlichen Dienstleistungseinrichtungen notwendig zu Leistungseinschränkungen oder Gebührenerhöhungen führen? Wir zeigen am Beispiel des Berliner Behindertenfahrdienstes {\em Telebus}, da\ss{} Sparzwang auch als Chance zur Verbesserung der eigenen Verwaltungs- und Arbeitsabläufe genutzt werden kann. Durch stärkere Dienstleistungsorientierung, Vereinfachung der Arbeitsabläufe und durch den Einsatz von moderner EDV und von mathematischen Optimierungsmethoden zur Fahrzeugeinsatzplanung werden bei Telebus heute staatliche Leistungen trotz geringeren Etats besser erbracht als vorher.

Description: Steigendes Mobilitätsbedürfnis der Behinderten bei angespannter Haushaltslage --- diese Situation ergab vor drei Jahren beim Berliner Behindertenfahrdienst {\em Telebus\/} Handlungsbedarf. Gleichzeitig stie\ss{} die verwendete manuelle (Fahrzeug-)Tourenplanung mit damals etwa 1.000 Fahrtwünschen pro Tag an ihre Grenzen. Zur Lösung dieser Probleme war der effiziente Einsatz von Computern und von {\em mathematischen Optimierungsverfahren\/} erforderlich. Ergebnis des daraufhin gestarteten {\em Telebus-Projektes\/} ist die Entwicklung eines neuen, alle Arbeitsabläufe unterstützenden Computersystems, das seit über einem Jahr im Einsatz ist. Herzstück dieses Systems ist ein auf mathematischen Methoden der ganzzahligen Optimierung basierendes Verfahren zur Tourenplanung. Ziel dieses Artikels ist die Beschreibung dieses Verfahrens und seiner Verwendung bei der Behindertenbeförderung. Das Beispiel Telebus zeigt, da\ss{} der Einsatz mathematischer Optimierungstechniken neue Möglichkeiten für Kosteneinsparungen bei gleichzeitiger Serviceverbesserung auch in anderen Bereichen des ÖPNV eröffnet.

Description: Der Informationsaustausch in den Wissenschaften befindet sich in einer Umbruchsituation. Traditionelle, papiergebundene Publikationsformen werden durch elektronische Medien ergänzt und sogar abgelöst. Moderne Client/Server basierende Systeme und Zugriffswerkzeuge erlauben heute völlig neue Distributions- und Kommunikationsformen. In einem vom DFN und der Deutschen Telekom geförderten Projekt geht es in der vorliegenden Vorhabenbeschreibung um die konkrete inhaltliche und organisatorische Planung, ein umfassendes, möglichst alle mathematisch relevanten Ressourcen berücksichtigendes, Informationssystem für die Mathematik aufzubauen.

Description: {\bf Efficient eigenmode computation for the design of integrated optical chips.}The paper deals with adaptive multigrid methods for 2D Helmholtz eigenvalue problems arising in the design of integrated optical chips. Typical features of the technological problem are its geometric complexity, its multiscale structure, the possible occurrence of eigenvalue clusters, and the necessity of quite stringent required relative error tolerances. For reasons of sheer computational complexity, multigrid methods must be used to solve the discretized eigenvalue problems and adaptive grids must be automatically constructed to avoid an undesirable blow-up of the required number of nodes for these accuracies. In view of the problem specifications, an adaptive multigrid method based on Rayleigh quotient minimization, simultaneous eigenspace iteration, and conjugate gradient method as smoother is carefully selected. Its performance in the numerical simulation of a component of a rather recent optical chip (heterodyne receiver of HHI) is documented.

Description: Das vorliegende Handbuch wendet sich an alle Benutzer des für den Norddeutschen Vektorrechnerverbund im ZIB installierten Rechners CRAY X-MP/24. Ein großer Teil der Darstellung ist der Optimierung von Programmen gewidmet, die in FORTRAN geschrieben sind. Gerade weil die CRAY einer der schnellsten Rechner der Welt ist, wird jeder Benutzer früher oder später selbst auf dieses Thema stoßen, denn die Maschine ist vornehmlich für Probleme bestimmt, die für die meisten anderen Rechner zu komplex sind. Maschinen der CRAY-Leistungsklasse beziehen einen erheblichen Teil ihrer Geschwindigkeit aus der parallelen Arbeit vieler Komponenten. Programme, die die jeweilige Architektur der Maschine berücksichtigen, können um Größenordnungen schneller (also wirtschaftlicher) sein als Programme, deren Autor beim Schreiben einen sogenannten "klassischen" Rechner vor seinem geistigen Auge hatte. Daher wird auch der technische Aufbau der CRAY X-MP im Handbuch erläutert. Weitere Teile des Handbuches beschäftigen sich mit den Vorrechnern und dem Rechnernetz.

Description: GRAZIL ist ein interaktives Programmpaket zur graphischen Darstellung von zwei-dimensionalen Kurvenverläufen. Dem Benutzer stehen zahlreiche Kommandos zum Gestalten des Layouts der Zeichnung zur Verfügung. Die Eingabedaten müssen dem ZUGRIFF- Konzept genügen, wodurch die genaue Struktur der Daten erst zur Laufzeit bekannt sein muß und somit eine hohe Flexibilität und eine große Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten erreicht wird. GRAZIL wurde mit der graphischen Grundsoftware BIZEPS2 und GKS entwickelt. Dadurch kann ein breites Rechner- und Ausgabegerätespektrum genutzt werden.

Description: ZUGRIFF ist eine Dateischnittstelle für Graphikausgabe speziell numerischer Anwenderprogramme. Dieser Report beschreibt den Leistungsumfang der Spezifikation sowie die interaktive graphische Verarbeitung von ZUGRIFF- Dateien.