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: Was Komplexität ist, weiß niemand so richtig. In vielen Wissenschaftsgebieten wird der Begriff Komplexität verwendet, überall mit etwas anderer Bedeutung. Mathematik und Informatik hab en eine eigene Theorie hierzu entwickelt: die Komplexitätstheorie. Sie stellt zwar grundlegende Begriffe bereit, aber leider sind die meisten wichtigen Fragestellungen noch ungelöst. Diese kurze Einführung konzentriert sich auf einen speziellen, aber bedeutenden Aspekt der Theorie: Lösbarkeit von Problemen in deterministischer und nichtdeterministischer polynomialer Zeit. Hinter der für Uneingeweihte etwas kryptischen Frage "P = NP?" verbirgt sich das derzeit wichtigste Problem der Komplexitätstheorie. Anhand dieser Fragestellung werden einige Aspekte der Theorie erläutert und formell erklärt, was "P = NP?" bedeutet. Es geht nicht nur um komplizierte algorithmische Mathematik und Informatik, sondern um grundsätzliche Fragen unserer Lebensumwelt. Kann man vielleicht beweisen, dass es für viele Probleme unseres Alltags keine effizienten Lösungsmethoden gibt?

Description: Die Functional Requirements for Bibliographic Records, kurz FRBR, sind eine Empfehlung der International Federation of Library Associations and Institutions (IFLA) von 1998 zur Neustrukturierung von Bibliothekskatalogen. Mit den FRBR wird ein logisches Denkmodell für bibliografische Beschreibungen vorgelegt. Die Diskussion über dieses Modell befindet sich im deutschsprachigen Raum - anders als im angloamerikanischen - noch in den Anfängen. Dem möchte dieser Aufsatz entgegen wirken, indem die Frage gestellt wird, inwieweit sich die logisch gedachten FRBR-Einheiten in den existierenden Daten wieder finden lassen. Dazu werden die Entitäten mit den dazugehörigen Attributen dem in der Bibliothekswelt Deutschlands und Österreichs üblichen MAB-Format (Maschinelles Austauschformat für Bibliotheken) gegenübergestellt und auf ihre Kompatibilität hin untersucht. Die Autoren sind Mitglieder der überregionalen {\glqq}Expertengruppe Datenformate{\grqq}, in der Formatfragen, die das Bibliothekswesen betreffen, diskutiert werden, insbesondere aber das MAB-Format gepflegt wird.

Description: Zahlreiche lokale, nationale und internationale Informationsportale existieren mit zum Teil gleichen Angeboten und Dienstleistungen nebeneinander. Da der Aufbau und Betrieb von Portalen kostspielig ist, sollten die einzelnen Dienstleistungen abgestimmt und sinnvoll untereinander vernetzt werden. Für eine solch anzustrebende Kooperation unter Portalen ist es notwendig, ein jeweils eigenes Portalprofil zu definieren, um bei einer Gegenüberstellung der Profile die Abgrenzungen und Verknüpfungspunkte deutlich werden zu lassen. Die KOBV-Zentrale möchte mit der Profilbeschreibung des KOBV-Portals beginnen und so die eigenen Angebote des regionalen Portals mit denen anderer auf sinnvolle Weise verknüpfen. Für diese Positionsbestimmung werden die Dienstleistungen, die Zielgruppe, die Kriterien für die Ressourcenauswahl sowie die Abgrenzung zu anderen Portalen dargelegt.

Description: Im Rahmen des klassischen Information Retrieval wurden verschiedene Verfahren für das Ranking sowie die Suche in einer homogenen strukturlosen Dokumentenmenge entwickelt. Die Erfolge der Suchmas chine Google haben gezeigt, dass die Suche in einer zwar inhomogenen aber zusammenhängenden Dokumentenmenge wie dem Internet unter Berücksichtigung der Dokumentenverbindungen (Links) sehr ef fektiv sein kann. Unter den von der Suchmaschine Google realisierten Konzepten ist ein Verfahren zum Ranking von Suchergebnissen (PageRank), das in diesem Artikel kurz erklärt wird. % Darüber hinaus wird auf die Konzepte eines Systems namens CiteSeer eingegangen, welches automatisch bibliographische Angaben indexiert (engl. \glqq Autonomous Citation Indexing\grqq, ACI). Letzteres erzeugt aus einer Menge von nicht-vernetzten wissenschaftlichen Dokumenten eine zusammenhängende Dokumentenmenge und ermöglicht den Einsatz von Ranking-Verfahren, die auf den von Google genutzten Verfahren basieren.

Description: Die Autoren schreiben dieses Papier aus der eingeschränkten Sicht der Mathematik und der Informationstechnik. Um den speziellen Beitrag dieser Disziplinen überhaupt diskutieren zu können, sehen wir uns jedoch gezwungen, einen Rahmen abzustecken, den wir für das Jahr 2020 vorhersehen -- nach Wahrscheinlichkeit und aus unserem engeren fachlichen Blickwinkel. Vorab bitten wir schon einmal bei den medizinischen Fachleuten um Nachsicht, wenn wir uns in ihrem Revier allzu dillettantisch bewegen. Vielleicht fördert aber auch unser eingeschränkter Blickwinkel ansonsten unbedachte Aspekte zutage -- das hoffen wir zumindest.

Description: Seit einigen Jahren lizenzieren Bibliotheken mit erheblichem finanziellen Aufwand elektronische Zeitschriften. Anders als bei einer Papierausgabe ist der dauerhafte Zugriff auf die bezahlten Dokumente allerdings nicht garantiert: Die e-Zeitschriften liegen auf dem Verlagsserver, und der Verlag schaltet den Zugriff (meist IP-Range des Campus) auf seinem Server frei. Wird der Zugriff von Verlagsseite abgeschaltet, erlöschen sämtliche Zugriffsrechte, auch auf die in der Vergangenheit lizenzierten und bezahlten Zeitschriften. Auf die neuen Abonnementbedingungen hat das Friedrich-Althoff-Konsortium (FAK) reagiert und in seinen Vertr"agen den Erwerb der Archivdaten beim Auslaufen eines Vertrages festgeschrieben. Im Rahmen eines Projektes baut die KOBV-Zentrale einen Zeitschriftenserver auf, um den Zugriff auf die lizenzierten elektronischen Zeitschriften auch nach Ablauf der Lizenzverträge zu gewährleisten. Den Grundstock bilden die vom FAK in den Jahren 1997-2003 lizenzierten elektronischen Zeitschriften der Verlage Kluwer Academic Press, Springer und Elsevier - ein Volumen von rund 1.600 Zeitschriftentiteln mit knapp 1.400.000 Artikeln. Beim Aufbau des Zeitschriftenservers kommt der vertraglich-organisatorischen Komponente eine ebenso wichtige Rolle zu wie der technischen Realisierung. Hier hat die KOBV-Zentrale ein transparentes Verfahren konzipiert und umgesetzt, um für die Verlage die notwendige Vertrauensbasis zu schaffen und gleichzeitig den Einrichtungen ihren berechtigten Zugriff auf die Zeitschriften-Volltexte zu sichern. Die Zeitschriftenartikel werden sowohl im Rahmen des KOBV-Volltextservers, einem neuen Internet-Dienst der KOBV-Zentrale, zugänglich gemacht - volltext-indiziert mit der Suchmaschine Swish-e - als auch integriert in die Metadatensuche und den Open-Linking-Dienst des KOBV-Portals. Während die Metadatenrecherche und die Sicht auf die Abstracts für alle offen sind, ist der Zugriff auf die Artikel-Volltexte auf die an den Verträgen beteiligten Einrichtungen beschränkt. Dazu wurde ein Authentifizierungsverfahren auf der Basis von IP-Ranges eingerichtet. Der vorliegende Text ist die schriftliche Fassung eines gleichnamigen Vortrages auf der ASpB-Tagung 2005 \glqq Spezialbibliotheken zwischen Auftrag und Ressourcen{\grqq} der Arbeitsgemeinschaft der Spezialbibliotheken, die vom 06.-09. September 2005 in der Technischen Universität München stattfand.

Description: In dieser Diplomarbeit werden grundlegende Probleme der kostenoptimalen Dimensionierung von Telekommunikationsnetzwerken untersucht. Diese werden als lineare gemischt ganzzahlige Programme formuliert, wobei sich in der Modellierung auf die Konzepte Routing und Kapazitätszuweisung beschränkt wird. Es werden parallel drei übliche, aus der Praxis motivierte Möglichkeiten behandelt, die auf gerichteten oder ungerichteten Kanten eines Netzwerkes installierte Kapazität zu nutzen. Diese unterscheiden wir als DIrected, BIdirected und UNdirected. Die studierten Probleme treten als Relaxierungen vieler realistischer Fragestellungen der Netzwerkoptimierung auf. Sie enthalten elementare Strukturen, deren Studium ausschlaggebend ist für das Verständnis komplexerer Modelle. Letztere können zusätzliche Erfordernisse berücksichtigen, wie zum Beispiel die Ausfallsicherheit von Netzwerken. Zur Lösung solcher NP-schweren Optimierungsprobleme werden erfolgreich Branch & Bound und Schnittebenenverfahren kombiniert (Branch & Cut). Für die Wirksamkeit dieser Algorithmen ist es sehr nützlich, möglichst genaue Kenntnisse der Struktur der Seitenflächen der zugrundeliegenden Polyeder zu haben, welche die konvexe Hülle der Lösungsmenge beschreiben. Es sind starke gültige Ungleichungen zu finden, welche hochdimensionale Seitenflächen oder sogar Facetten definieren. Diese sollten zudem schnell separiert werden können und die numerische Stabilität der Algorithmen möglichst nicht beeinflussen. Diese Arbeit beschäftigt sich im Wesentlichen mit der sehr allgemeinen Rundungstechnik Mixed- Integer Rounding (MIR) zur Verstärkung gültiger Ungleichungen unter Verwendung der Ganzzahligkeitsnebenbedingungen. Es wird eine MIR-Prozedur motiviert, bestehend aus den Schritten Aggregieren, Substituieren, Komplementieren und Skalieren, welche durch Ausnutzung der Struktur der gegebenen Parameter zu einer gültigen Basisungleichung führt, die dann durch MIR eine starke und oft facetten-induzierende Ungleichung gibt. Es werden verschieden Klassen solcher Ungleichungen untersucht und auf ihre Praxistauglichkeit beim Einsatz in Branch & Cut-Verfahren getestet. Nach einer kurzen Einführung werden in Kapitel 2 die für uns in dieser Diplomarbeit relevanten Probleme definiert. Kapitel 3 gibt eine ausführliche Übersicht über die Technik MIR.Wir beschäftigen uns vor allen Dingen mit den Begriffen Superadditivität und Lifting und behandeln Aspekte wie Numerik und beschränkte Variablen. Kapitel 4 und Kapitel 5 umfassen Untersuchungen zu so genannten cut sets. Diese Polyeder werden durch Schnitte in Netzwerken definiert und relaxieren die von uns behandelten Probleme. Hauptsächlich durch MIR entwickeln wir sowohl neue als auch bekannte Klassen von facetten-definierenden Ungleichungen für cut sets, wobei strukturelle Unterschiede herausgearbeitet werden, die durch die drei verschiedenen Typen der Kapzitätsbereitstellung und durch beschränkte Variablen entstehen. Als ein zentrales Resultat wird bewiesen unter welchen Bedingungen facetten-induzierende Ungleichungen für cut sets auch Facetten der zugehörigen relaxierten Polyeder sind. Im Kapitel 6 geben wir weitere Typen von MIR-Ungleichungen an, die auf anderen Netzwerkstrukturen basieren und weisen ferner auf offene Fragen sowie interessante Ideen hin. Das Kapitel 7 widmet sich schließlich der Entwicklung und Implementation von Separationsalgorithmen. Wir testen einige der entwickelten Ungleichungsklassen mit Hinblick auf Ihre Wirksamkeit zur Lösung von realistischen Problemen der Netzwerkdimensionierung aus der Telekommunikation und diskutieren die Ergebnisse.

Description: Diese Arbeit dokumentiert den Entwurf und die Implementierung einer NFS-Schnittstelle zum ZIBDMS. Das ZIBDMS, welches derzeit am Zuse-Institut Berlin entwickelt wird, ist ein Managementsystem für verteilte Daten in heterogenen Umgebungen [10]. Es soll die einfache Benutzung von Mechanismen zur Replikation sowie neue Möglichkeiten des Zugriffs und der Verwaltung von Metadaten und Datenobjekten ermöglichen. Dem Nutzer bietet das System verschiedene Sichten: Neben der klassischen, hierarchischen Sicht mit Verzeichnissen und Dateien wird auch eine attributbasierte Zugriffsmethode angeboten, in der Datenobjekte ausschließlich über Attribut/Wert-Paare referenziert werden. Für den Benutzer transparent, soll sich das System im Hinblick auf die Verfügbarkeit von Daten und Metadaten selbsttätig optimieren. Um Skalierbarkeit gew¨ahrleisten zu können, werden intern Peer-to-Peer- Techniken entwickelt und benutzt. Die NFS-Schnittstelle erhöht die Nutzbarkeit des Systems, da Client- Implementierungen für nahezu alle Betriebssysteme zur Verfügung stehen. Der Benutzer kann so über das gewohnte Dateisystem Daten und Metadaten pflegen, ohne spezifisches Vorwissen zu benötigen. In dieser Arbeit wird untersucht, inwiefern sich die Semantik des ZIBDMS auf jene des NFS-Protokolls übertragen läßt. Weiterhin wird das Konzept von Pseudodateien beschrieben und diskutiert, inwiefern es eine brauchbare Lösung darstellt, den im Vergleich zur NFS-Semantik wesentlich größeren Funktionsumfang des ZIBDMS für den Anwender nutzbar zu machen. Pseudodateien sind nicht-persistente Objekte, welche für den Benutzer als reguläre Datei sichtbar werden und die erweiterte Funktionalitäten wie die Bearbeitung von Metadaten oder die Platzierung von Replikaten über die Dateisystem-Sicht des NFS zur Verfügung stellen sollen. Schließlich werden Leistungsmessungen an den benutzten Komponenten des ZIBDMS vorgenommen und vergleichbaren Systemen gegen übergestellt. Die Aufmerksamkeit liegt hier auf der zugrundeliegenden Katalog-Technologie sowie dem durch das NFS-Protokoll verursachten Overhead.

Description: In diesem Bericht wurden Erfahrungen mit der Suchmaschine FAST im Rahmen des Projektes Verteilter Contentspeicher sowie die Suchmaschine FAST beschrieben. Das Ziel des Projektes Verteilter Contentspeicher war die Speicherung, Erschließung und das Angebot der digitalen Bestände der Journale und Dokumente der KOBV-Bibliotheken zu ermöglichen. Die Eignung der Suchmaschine FAST für das Projektvorhaben wurde systematisch und gründlich getestet, indem verschiedene Dokumentmengen mit FAST indexiert wurden.

Description: Der Artikel beschreibt ein mathematisches Optimierungssystem zur Betriebsplanung in großen Wassernetzen, das bei den Berliner Wasserbetrieben eingesetzt wird. Für das Berliner Versorgungsnetz werden Optimierungsergebnisse vorgestellt.

Description: \\ Zusammenfassung: Der Kooperative Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) betreibt für das KOBV-Portal einen Austausch von Beschreibungen zu elektronischen Ressourcen (Metadaten), der zwisc zwischen verschiedenen Informationsportalen in der Region durchgeführt wird. Die unterschiedlichen Informationsportale verwenden verschiedene Metadaten-Schemata und Austausch-Formate für ihre Ressourcebeschreibungen. Um die Heterogenität der Metadaten zu überwinden, wurde der KOBV-Metadaten-Austausch-Parser (KMA-Parser) entwickelt. Andere Metadaten-Schemata werden auf das KOBV-Metadaten-Schema abgebildet. Der KMA-Parser führt gegebenenfalls eine Format-Transformation durch, konvertiert die Inhalte einzelner Elemente über Konkordanzen und erzeugt neue Metadaten-Elemente aus vorhandenen Feldern. Er validiert den Inhalt auf Vollständigkeit und steuert den Austausch der Metadaten zwischen den Portalen. Der Umwandlungsprozess funktioniert jedoch nicht nur in die Richtung des KOBV-Portals, sondern auch in die entgegengesetzte Richtung. Der Artikel beschreibt die einzelnen Vorgänge im KMA-Parser und schildert die Erfahrungen im Umgang mit der Heterogenität von Metadaten. Die gewonnenen Erfahrungen verweisen auf grundlegende Perspektiven in der universellen Zusammenarbeit von Informationsanbietern und -providern.The Kooperativer Bibliotheksverbund Berlin-Brandenburg (KOBV) has built a framework for a bi-directional exchange workflow of electronic resourcesÆ descriptions (metadata) between the KOBV Portal and other Information Portals in the region. The Information Portals use different exchange formats, metadata schemata and controlled vocabularies for their descriptions of resources. In order to overcome this metadata heterogeneity, an application, the KOBV Metadata Exchange Parser (KMA-Parser), has been developed. The KMA-Parser maps the local portalsÆ metadata schemata into the metadata schema of the KOBV Portal. If necessary, it transforms the exchange format, converts contents of individual elements by means roduces new metadata elements on the basis of existent elements. It checks elementsÆ contents on completeness and controls the metadata exchange between the portals. However, the transformation process takes place not only towards the KOBV Portal, but al so vice versa. The article describes the individual processes in the KMA Parser and depicts the experiences in handling the metadataÆs heterogeneity. The experiences gathered give an idea of the prospects for a universal cooperation between information suppliers and providers.

Description: Das Travelling-Salesman-Problem (TSP) ist das am intensivsten untersuchte kombinatorische Optimierungsproblem. In diesem Abschnitt wird eine Einführung in das TSP gegeben. Es werden Problemstellungen erläutert, Anwendungen skizziert und einige Schwierigkeiten bei der korrekten Modellierung der Zielfunktion dargelegt. Es ist gar nicht so klar, was in einem konkreten Problem die wirkliche Entfernung ist. Exakte und approximative Lösungsverfahren werden an Beispielen skizziert, und es wird angedeutet, dass man, obwohl TSPs zu den theoretisch schweren Problemen zählen, in der Praxis TSPs von atemberaubender Größe lösen kann.

Description: Mit der Installation des neuen Hochleistungsrechners für die norddeutschen Länder (HLRN) steht den Wissenschaftlern ein außergewöhnlich leistungsfähiges System zur Verfügung. Durch die Verteilung der Rechenelemente auf zwei verschiedene Standorte in Berlin (ZIB) und Hannover (RRZN) entstehen jedoch auch neue Herausforderungen für den Betrieb und die effiziente Nutzung des Rechners. Inhalt dieses Projektes ist die Erforschung und Lösung der durch die Verteilung des Systems hervorgerufenen Probleme (z.B. Scheduling, Kommunikation, I/O). Es werden effiziente Lösungen zur Bereitstellung eines virtuellen, hoch-performanten und transparenten Systems entwickelt, die auf vergleichbare Installationen übertragbar sind.

Description: In diesem Artikel werden die Optimierungsmodelle und -verfahren beschrieben, die bei der Planung des Kernnetzes und der Zugangsinfrastruktur des X-WiN verwendet wurden.

Description: Die Anwendung mathematischer Methoden und Verfahren wird immer mehr zur Voraussetzung innovativer Produkte und Dienstleistungen. Um neue Produkte und Dienstleistungen zu entwickeln, müssen die Produktions- und technologischen Prozesse mathematisch modelliert, beschrieben und optimiert werden. Diesen Umstand Rechnung tragend, hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) 1993 begonnen, den Einsatz mathematischer Verfahren und Methoden in der Mathematik über ein spezielles Mathematikprogramm zu fördern. Inzwischen hat die vierte Förderperiode des Mathematikprogramms begonnen. \par Das Medium Internet und insbesondere das WWW sind für die Sichtbarkeit und Transparenz wissenschaftlicher Resultate in den letzten zehn Jahren immer wichtiger geworden. Wer nicht im Web "'sichtbar"' ist, läuft Gefahr, nicht wahrgenommen zu werden. Intention und Ziel des durchgeführten Projekts war es, ein Konzept für eine qualitativ hochwertige und umfassende Darstellung des BMBF Mathematikprogramms, insbesondere der in den Projekten erzielten Ergebnisse, zu entwickeln und zu realisieren und damit den Stellenwert und die Akzeptanz mathematischer Forschung in der Gesellschaft zu festigen und den Wissenstransfer zwischen mathematischer Forschung sowie Forschung und Entwicklung in der Wirtschaft und dem Dienstleistungsbereich zu fördern.

Description: Die KOBV-Zentrale betreibt mit dem KOBV-Portal neben der Metasuche in freien Online-Katalogen und Datenbanken ein Nachweisinstrument für elektronische Ressourcen, die von den Bibliotheken Berlin-Brandenburgs lizenziert sind und darüber hinaus diejenigen, die frei zugänglich sowie wissenschaftlich relevant sind. Die Erschließung der freien Ressourcen übernimmt eine kooperative Fachredaktion, die sich aus FachreferentInnen und -lektorInnen aus der Region rekrutiert. Dabei übernimmt jede beteiligte Person die Betreuung einer oder mehrerer Fachgruppen der Dewey Decimal-Classification (DDC) eigenverantwortlich. Die Aufgabe aller FachredakteurInnen besteht in der inhaltlichen Beschreibung, der Klassifizierung, der Vergabe von Schlagworten und der regelmäßigen Reevaluation der einzelnen Ressourcen. Die KOBV-Zentrale hat hierfür einen Kriterienkatalog entwickelt, der als Grundlage für die Beurteilung von elektronischen Ressourcen dient. Erschlossen werden die Ressourcen schließlich über ein webbasierte Eingabe-Tool, dem Metadata-Tool der KOBV-Zentrale. Über eine Mailingliste wird der Abstimmungsbedarf untereinander gedeckt und Diskussionen geführt, die das Projekt weiterführen sollen. Der Artikel beschreibt das Konzept der kooperativen Fachredaktion für freie Ressourcen, die Vorgänge und die Arbeiten, die für die Initiierung notwendig waren.

Description: \documentclass[12pt]{article} \usepackage{german} \parindent=0pt \begin{document} Im KOBV wird für die Online-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. Prinzipiell gibt es zwei Verfahren, mit denen sich Bibliotheken an der Online-Fernleihe beteiligen können: das E-Mail-Verfahren und das SLNP-Verfahren. Auf beide wird im Handbuch eingegangen. Die Online-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. Anschlie\"send werden die Fernleihbestellungen 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 im Internet für die Bibliotheksbediensteten transparent gemacht wird. Sowohl für die aktive als auch für die passive Fernleihe ist im Bibliothekskonto der Status der Bearbeitung zu jedem Zeitpunkt ersichtlich, z.B. in welcher Bibliothek sich die Bestellung gerade befindet, wann sie dort eingegangen ist und wann sie weggeschickt wurde, ob mit positivem oder negativem Ergebnis. Das Bibliothekskonto ist damit für die Bibliothek ein komfortables Instrument zum Überwachen der Fernleihbestellungen, in dem sie zudem - falls notwendig - in den Bestellvorgang eingreifen kann. Dazu hat jede Bibliothek im Bibliothekskonto eine eigene, Passwort-geschützte Dienstoberfläche. Das vorliegende Handbuch beschreibt die Vorgänge der Bestellverwaltung im Bibliothekskonto. Es richtet sich an Bibliotheksmitarbeiter, die sich mit den einzelnen Arbeitsschritten der Online-Fernleihe vertraut machen wollen. Darüber hinaus ist es zum Nachschlagen gedacht, wenn sich in der täglichen Arbeit Unklarheiten ergeben. \end{document}

Description: Inhalt dieser Diplomarbeit ist ein Beleuchtungs- und Visualisierungsmodell für Pflanzen im interaktiven Landschaftsrendering. Ziel ist die qualitativ hochwertige Darstellung von einzelnen Individuen nahe des Betrachters, der seine Position in einer ansonsten statischen Szene frei wählen kann. Um dies zu erreichen wird zunächst vorgestellt, wie ausgehend von einfachen 3D-Modellen und Materialien ein physikalisch basiertes Reflexionsmodell parametrisiert werden kann. Grund hierfür ist der oftmals vorhandene umfangreiche Datenbestand, der auf die OpenGL-Materialien oder ähnliche Shader optimiert ist. Anschließend wird gezeigt, wie die Echtzeit-Renderingtechniken Shadow Mapping und Precomputed Radiance Transfer kombiniert werden können, um sowohl exakte hochfrequente direkte Beleuchtung als auch niederfrequentes indirektes Streulicht zu berücksichtigen. Diese Kombination wird an Hand der Pfad-Notation des Monte-Carlo-Path-Tracing eingeführt und begründet.

Description: In der Arbeit wird die computergestützte Planung von chirurgisch gesetzten Knochenfrakturen bzw. Knochenschnitten (sogenannten Osteotomien) an dreidimensionalen, computergrafischen Schädelmodellen, sowie die Umpositionierung separierter knöcherner Segmente im Kontext der rekonstruktiven MKG-Chirurgie behandelt. Durch die 3D Modellierung und Visualisierung anatomischer Strukturen, sowie der 3D Osteotomie- und Umstellungsplanung unter Einbeziehung der resultierenden Weichgewebedeformation wird den Chirurgen ein Werkzeug an die Hand gegeben, mit dem eine Therapieplanung am Computer durchgeführt und diese in Hinblick auf Funktion und Ästhetik bewertet werden kann. Unterschiedliche Strategien können dabei erprobt und in ihrer Auswirkung erfasst werden. Dazu wird ein methodischer Ansatz vorgestellt, der zum einen die chirurgische Planung im Vergleich zu existierenden Ansätzen deutlich verbessert und zum anderen eine robuste Weichgewebeprognose, durch den Einsatz geeigneter Planungsmodelle und eines physikalisch basierten Weichgewebemodells unter Nutzung numerischer Lösungsverfahren in die Planung integriert. Die Visualisierung der Planungsergebnisse erlaubt sowohl eine anschauliche und überzeugende, präoperative Patientenaufklärung, als auch die Demonstration möglicher Vorgehensweisen und deren Auswirkungen für die chirurgische Ausbildung. Ferner ergänzen die Planungsdaten die Falldokumentation und liefern einen Beitrag zur Qualitätssicherung. Die Arbeit ist in sieben Kapitel gegliedert und wie folgt strukturiert: Zuerst wird die medizinische Aufgabenstellung bei der chirurgischen Rekonstruktion von Knochenfehlbildungen und -fehlstellungen in der kraniofazialen Chirurgie sowie die daraus resultierenden Anforderungen an die Therapieplanung beschrieben. Anschließend folgt ein umfassender Überblick über entsprechende Vorarbeiten zur computergestützten Planung knochenverlagernder Operationen und eine kritische Bestandsaufnahme der noch vorhandenen Defizite. Nach der Vorstellung des eigenen Planungsansatzes wird die Generierung individueller, qualitativ hochwertiger 3D Planungsmodelle aus tomografischen Bilddaten beschrieben, die den Anforderungen an eine intuitive, 3D Planung von Umstellungsosteotomien entsprechen und eine Simulation der daraus resultierenden Weichgewebedeformation mittels der Finite-Elemente Methode (FEM) ermöglichen. Die Methoden der 3D Schnittplanung an computergrafischen Modellen werden analysiert und eine 3D Osteotomieplanung an polygonalen Schädelmodellen entwickelt, die es ermöglicht, intuitiv durch Definition von Schnittlinien am 3D Knochenmodell, eine den chirurgischen Anforderungen entsprechende Schnittplanung unter Berücksichtigung von Risikostrukturen durchzuführen. Separierte Knochensegmente lassen sich im Anschluss interaktiv umpositionieren und die resultierende Gesamtanordnung hinsichtlich einer funktionellen Rehabilitation bewerten. Aufgrund des in dieser Arbeit gewählten, physikalisch basierten Modellierungsansatzes kann unter Berücksichtigung des gesamten Weichgewebevolumens aus der Knochenverlagerung direkt die resultierende Gesichtsform berechnet werden. Dies wird anhand von 13 exemplarischen Fallstudien anschaulich demonstriert, wobei die Prognosequalität mittels postoperativer Fotografien und postoperativer CT-Daten überprüft und belegt wird. Die Arbeit wird mit einem Ausblick auf erweiterte Modellierungsansätze und einem Konzept für eine integrierte, klinisch einsetzbare Planungsumgebung abgeschlossen.

Description: In cranio-maxillofacial surgery, physicians are often faced with skeletal malformations that require complex bone relocations. Especially in severe cases of congenital dysgnathia (misalignment of upper and lower jaw) or hemifacial microsomia (asymmetric bone and tissue development), where multiple bone segments are to be mobilized and relocated simultaneously and in relation to each other, careful preoperative planning is mandatory. At present in clinical routine not all possible strategies can be planned and assessed with regard to functional rehabilitation. Moreover, the aesthetic outcome, i.e. the postoperative facial appearance, can only be estimated by a surgeon's experience and hardly communicated to the patient. On this account, a preoperative planning of complex osteotomies with bone relocations on a computerized model of a patient's head, including a reliable three-dimensional prediction and visualization of the post-surgical facial appearance is a highly appreciated possibility cranio-maxillofacial surgeons are longing for. This work, being performed at Zuse Institute Berlin (ZIB), addresses such a computer based 3D~surgery planning. A processing pipeline has been established and a simulation environment has been developed on basis of the software Amira, enabling a surgeon to perform bone cuts and bone rearrangements in an intuitive manner on virtual patient models. In addition, a prediction of the patients' postoperative appearance according to the relocated bone can be simulated and visualized realistically. For a meaningful planning of surgical procedures, anatomically correct patient models providing all relevant details are reconstructed from tomographic data with high fidelity. These patient models reliably represent bony structures as well as the facial soft tissue. Unstructured volumetric grids of the soft tissue are generated for a fast and efficient numerical solution of partial differential equations, describing tissue deformation on the foundation of 3D elastomechanics. The planning of osteotomies (bone cuts) for the mobilization and relocation of bone segments is performed in accordance to the planning on basis of life size replicas of a patient's skull, i.e. stereolitographic models. Osteotomy lines can be drawn on top of the polygonal planning models using suitable input devices. After evaluation of the consequence of a planned cut with regard to vulnerable inner structures (nerves, teeth etc.) the model is separated accordingly. A relocation of bone segments can be performed unrestrictedly in 3D or restricted to a translation or rotation within arbitrarily chosen planes under consideration of cephalometric guidelines. Bone and tooth collisions can be evaluated for functional analysis or orthodontic treatment planning with possible integration of digitized dental plaster casts. As a result of the preoperative planning, a single transformation matrix, encoding translation and rotation, or a sequence of such matrices are provided for each bone segment. Both the osteotomy paths and the transformation parameters can finally be used for intra-operative navigation. In the course of the planning, the relocated positions of bone segments serve as an input for the simulation of the resulting soft tissue deformation. Since bone and surrounding soft tissue share common boundaries that are either fixed or translocated, the resulting configuration of the entire tissue volume can be computed from the given boundary displacements by numerical minimization of the internal strain energy on basis of a biomechanical model, using a finite-element approach. In collaboration with different surgeons and hospitals more than 25 treatments have been accompanied by preoperative planning so far ranging from mandibular and midfacial hypoplasia to complex hemifacial microsomia. 13 of these cases are presented within this work. Simulation results were validated on the basis of photographs as well as of postoperative CT data, showing a good correlation between simulation and postoperative outcome. Further aspects of improving the modeling approach are discussed. It has been demonstrated that 3D~osteotomy planning on virtual patient models can be performed intuitively, and that 3D~tissue deformation for cranio-maxillofacial osteotomy planning can be predicted numerically without using heuristic ratios. It can be stated that by using 3D~planning software, a surgeon gains a better spatial understanding of complex dysplasia, and the 3D~soft tissue prediction gives an additional criterion for the assessment of the planned strategy. It turned out that, especially in complex cases such as hemifacial microsomia or for decisions bet­ween mono- and bimaxillary advancements, a 3D~planning aid is extremely helpful. The conclusion is, that images and animations created within the planning phase provide a valuable planning criterion for maxillofacial surgeons as well as a demonstrative information for patients and their relatives, thus greatly enhancing patient information, as well as surgical education. All data that result from the planning are also important for documentation and quality assurance. 3D osteotomy planning, including soft tissue prediction, likely will become a new paradigm of plastic and reconstructive surgery planning in the future. An assortment of results can be found under: http://www.zib.de/visual/medical/projects

Description: Die hierarchische Organisation von Dateien beherrscht Computersysteme seit vielen Jahren und wird sich vermutlich auch in Zukunft weiterhin durchsetzen. Dennoch stößt diese Verwaltungsmethode in einem klassischen hierarchischen Dateisystem bei dem jährlichen rasanten Zuwachs an neuen Daten an ihre Grenzen, auch wenn Nutzer eine ausgefeilte Verzeichnisstruktur mit einer disziplinierten Namensgebung konsequent auf- und ausbauen. Um den Überblick über die Dateien zu behalten, werden in dieser Arbeit neue Verwaltungsmethoden vorgestellt und in die hierarchische Dateisystemsicht eingebettet. Auf der Basis des hierarchischen Dateisystems bietet ein metadatenbasiertes Dateisystem neben dem hierarchischen Zugriff noch einen flexiblen, assoziativen Zugriff auf Dateien über virtuelle Objekte, indem Suchmethoden in Form einer Anfrage auf in einer Datenbank gespeicherte Index- und Metadaten angewendet werden. Das Ergebnis dieser Abfrage wird mit Hilfe von virtuellen Verzeichnissen und virtuellen Dateien in einer übersichtlichen Form dargestellt, so dass eine Nutzung der hierarchischen Sicht weiterhin intuitiv fortgesetzt wird. Das Datenmanagementsystem ZIBDMS, welches einen verteilten Metadatenkatalog und einen Dateireplikationskatalog beinhaltet, ermöglicht es, die oben genannten Verwaltungsmethoden für die NFS-Schnittstelle, CORBA-Middleware und Web Services transparent zu implementieren. Zudem stellt ZIBDMS weitere neue Dateiverwaltungsmethoden zur Verfügung, die sich in die hierarchische Dateisystemsicht integrieren lassen. Metadaten in Form von Attribut-Wert-Paaren lassen sich als virtuelle Datei darstellen und editieren. Eine Collection bietet die Möglichkeit, Dateien in einem logischen virtuellen Ordner zu organisieren. Mit einem Dependency-Graph lassen sich Dateien zueinander in Relation stellen, so dass eine Linkstruktur zwischen Dateien ausgedrückt werden kann. Das Verweiskonzept eines klassischen hierarchischen Dateisystems wird im ZIBDMS um eine neue Verweisart Weak-Link erweitert, um einen aktualisierbaren, konsistenten und zyklenfreien symbolischen Link anzubieten. In einer hierarchischen Sicht lässt sich durch Verweise ein Baum bilden, in dem eine Navigation und Verweisauflistung möglich sind, was außer ZIBDMS noch kein anderes System bietet.

Description: The hierarchical organization of files has dominated computer systems for many years and this will probably not change in the near future. However, with the rapid annual growth of new data this classical hierarchical file system management method reaches its limitations, even when the user consistently sets up and continually expands an elaborated directory structure with well-disciplined naming. This paper introduces new management methods to maintain an overview of all files which can be embedded in the hierarchical file system. A metadata-based file system, which is based on the hierarchical file system, offers, in addition to hierarchical access, a more flexible and associative access to files via virtual objects by providing query capabilities of index- and metadata which are stored in a database. The query results are presented in a clearly-arranged form of virtual directories and virtual files so that the intuitive hierarchical view continues to be maintained. The data management system ZIBDMS, which contains a distributed metadata catalog and a file replication catalog, permits a transparent implementation of these management methods for the NFS interface, CORBA-middleware or web services. Furthermore, ZIBDMS provides other new file management methods that can be integrated into the hierarchical file system view. Metadata in form of attribute-value-pairs can be presented and edited with a virtual file. A Collection makes it possible to organize files in logical virtual folders. Using a Dependency graph, files can be related to each other and expressed through a link structure between these files. In the ZIBDMS the reference concept of a classical hierarchal file system is extended with a new kind of reference called Weak Link in order to provide up-to-date, consistent and cycle-free symbolic links. With the references a tree can be established in a hierarchical view in which navigation and listing of references are possible; this capability is only possible in the ZIBDMS system.

Description: Die hierarchische Organisation von Dateien beherrscht Computersysteme seit vielen Jahren und wird sich vermutlich auch in Zukunft weiterhin durchsetzen. Dennoch stößt diese Verwaltungsmethode in einem klassischen hierarchischen Dateisystem bei dem jährlichen rasanten Zuwachs an neuen Daten an ihre Grenzen, auch wenn Nutzer eine ausgefeilte Verzeichnisstruktur mit einer disziplinierten Namensgebung konsequent auf- und ausbauen. Um den Überblick über die Dateien zu behalten, werden in dieser Arbeit neue Verwaltungsmethoden vorgestellt und in die hierarchische Dateisystemsicht eingebettet. Auf der Basis des hierarchischen Dateisystems bietet ein metadatenbasiertes Dateisystem neben dem hierarchischen Zugriff noch einen flexiblen, assoziativen Zugriff auf Dateien über virtuelle Objekte, indem Suchmethoden in Form einer Anfrage auf in einer Datenbank gespeicherte Index- und Metadaten angewendet werden. Das Ergebnis dieser Abfrage wird mit Hilfe von virtuellen Verzeichnissen und virtuellen Dateien in einer übersichtlichen Form dargestellt, so dass eine Nutzung der hierarchischen Sicht weiterhin intuitiv fortgesetzt wird. Das Datenmanagementsystem ZIBDMS, welches einen verteilten Metadatenkatalog und einen Dateireplikationskatalog beinhaltet, ermöglicht es, die oben genannten Verwaltungsmethoden für die NFS-Schnittstelle, CORBA-Middleware und Web Services transparent zu implementieren. Zudem stellt ZIBDMS weitere neue Dateiverwaltungsmethoden zur Verfügung, die sich in die hierarchische Dateisystemsicht integrieren lassen. Metadaten in Form von Attribut-Wert-Paaren lassen sich als virtuelle Datei darstellen und editieren. Eine Collection bietet die Möglichkeit, Dateien in einem logischen virtuellen Ordner zu organisieren. Mit einem Dependency-Graph lassen sich Dateien zueinander in Relation stellen, so dass eine Linkstruktur zwischen Dateien ausgedrückt werden kann. Das Verweiskonzept eines klassischen hierarchischen Dateisystems wird im ZIBDMS um eine neue Verweisart Weak-Link erweitert, um einen aktualisierbaren, konsistenten und zyklenfreien symbolischen Link anzubieten. In einer hierarchischen Sicht lässt sich durch Verweise ein Baum bilden, in dem eine Navigation und Verweisauflistung möglich sind, was außer ZIBDMS noch kein anderes System bietet.

Description: The hierarchical organization of files has dominated computer systems for many years and this will probably not change in the near future. However, with the rapid annual growth of new data this classical hierarchical file system management method reaches its limitations, even when the user consistently sets up and continually expands an elaborated directory structure with well-disciplined naming. This paper introduces new management methods to maintain an overview of all files which can be embedded in the hierarchical file system. A metadata-based file system, which is based on the hierarchical file system, offers, in addition to hierarchical access, a more flexible and associative access to files via virtual objects by providing query capabilities of index- and metadata which are stored in a database. The query results are presented in a clearly-arranged form of virtual directories and virtual files so that the intuitive hierarchical view continues to be maintained. The data management system ZIBDMS, which contains a distributed metadata catalog and a file replication catalog, permits a transparent implementation of these management methods for the NFS interface, CORBA-middleware or web services. Furthermore, ZIBDMS provides other new file management methods that can be integrated into the hierarchical file system view. Metadata in form of attribute-value-pairs can be presented and edited with a virtual file. A Collection makes it possible to organize files in logical virtual folders. Using a Dependency graph, files can be related to each other and expressed through a link structure between these files. In the ZIBDMS the reference concept of a classical hierarchal file system is extended with a new kind of reference called Weak Link in order to provide up-to-date, consistent and cycle-free symbolic links. With the references a tree can be established in a hierarchical view in which navigation and listing of references are possible; this capability is only possible in the ZIBDMS system.