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Künstliche neuronale Netze sind ein beliebtes Forschungsgebiet der künst-
lichen Intelligenz. Die zunehmende Größe und Komplexität der riesigen
Modelle bringt gewisse Probleme mit sich. Die mangelnde Transparenz
der inneren Abläufe eines neuronalen Netzes macht es schwierig, effiziente
Architekturen für verschiedene Aufgaben auszuwählen. Es erweist sich als
herausfordernd, diese Probleme zu lösen. Mit einem Mangel an aufschluss-
reichen Darstellungen neuronaler Netze verfestigt sich dieser Zustand. Vor
dem Hintergrund dieser Schwierigkeiten wird eine neuartige Visualisie-
rungstechnik in 3D vorgestellt. Eigenschaften für trainierte neuronale Net-
ze werden unter Verwendung etablierter Methoden aus dem Bereich der
Optimierung neuronaler Netze berechnet. Die Batch-Normalisierung wird
mit Fine-tuning und Feature Extraction verwendet, um den Einfluss der Be-
standteile eines neuronalen Netzes abzuschätzen. Eine Kombination dieser
Einflussgrößen mit verschiedenen Methoden wie Edge-bundling, Raytra-
cing, 3D-Impostor und einer speziellen Transparenztechnik führt zu einem
3D-Modell, das ein neuronales Netz darstellt. Die Validität der ermittelten
Einflusswerte wird demonstriert und das Potential der entwickelten Visua-
lisierung untersucht.
In dieser Arbeit werden die Möglichkeiten der Echtzeitvisualisierung von
OpenVDB-Dateien untersucht. Die Grundlagen von OpenVDB, dessen
Möglichkeiten, und NanoVDB, der GPU-Schnittstelle, werden erforscht.
Es wird ein System entwickelt, welches PNanoVDB, die Grafik-APIPortierung
von OpenVDB, verwendet. Außerdem werden Techniken
zur Verbesserung und Beschleunigung eines Einzelstrahlansatzes zur
Strahlenverfolgung getestet und angepasst. Um eine Echtzeitfähigkeit
zu realisieren, werden zwei Einzelstreuungsansätze implementiert, von
denen einer ausgewählt, weiter untersucht und optimiert wird.
Dies ermöglicht potenziellen Nutzern eine direkte Rückmeldung über
ihre Anpassungen zu erhalten, sowie die Möglichkeit, alle Parameter zu
ändern, um einen freien Gestaltungsprozess zu gewährleisten.
Neben dem visuellen Rendering werden auch entsprechende Benchmarks
gesammelt, um verschiedene Verbesserungsansätze zu vergleichen und
deren Relevanz zu beweisen. Um eine optimale Nutzung zu erreichen,
wird auf die Rendering-Zeiten und den Speicherverbrauch auf der GPU
geachtet. Ein besonderes Augenmerk wird auf die Integrierbarkeit und
Erweiterbarkeit des Programms gelegt, um eine einfache Integration in
einen bestehenden Echtzeit-Renderer wie U-Render zu ermöglichen.
The growing numbers of breeding rooks (Corvus frugilegus) in the city of Landau (Rhineland- Palatinate, Germany) increase the potential for conflict between rooks and humans, which is mainly associated with noise and faeces. Therefore, the aim of this work is a better understanding of the breeding tree selection of the rook in order to develop options for action and management in the future.
Part I of this thesis provides general background information on the rook and includes mapping of the rookeries in the Anterior Palatinate and South Palatinate including Landau in the year 2020. That mapping revealed that the number of rural colonies has decreased, while the number of urban colonies has increased in the study area in the last few years. In line with current literature, tree species and tree size were important criteria for breeding tree selection. However, the mapping showed that additional factors must be important as well.
Therefore, as rooks seem to often breed along traffic axes, Part II of this thesis examines how temperature, artificial light and noise, which are all linked to traffic axes, affect the breeding tree selection of the rook in the city of Landau. The following three hypotheses are developed: (1) manually selected breeding trees (Bm) have a warmer microclimate than manually selected non-breeding trees (Nm) or randomly selected non-breeding trees (Nr), (2) Bm are exposed to a higher light level than Nm or Nr and (3) Bm are exposed to a higher noise level than Nm or Nr. To test these hypotheses, 15 Bm, 13 Nm and 16 Nr are investigated.
The results show that Bm were exposed to more noise than both types of non-breeding trees (μBm, noise = 36.52481 dB, μNm, noise = 31.27229 dB, μNr, noise = 29.17417 dB) where the difference between Bm and Nr was significant. In addition, there was a tendency for Bm to be exposed to less light (μBm, light = 0.356 lx) than Nm (μNm, light = 0.4107692 lx) and significantly less light than Nr (μNr, light = 1.995 lx), while temperature did not differ between the groups (μBm, temp = 16.90549 °C, μNm, temp = 16.93118 °C, μNr, temp = 17.28639 °C).
This study shows for the first time that rooks prefer trees which are exposed to low light levels and high noise levels, i.e. more intense traffic noise, for breeding. It can only be speculated that the cause of this is lower enemy pressure at such sites. The fact that temperature does not seem to have any influence on breeding tree selection may be due to only small temperature differences at nest height, which might be compensated by breeding behaviour. Consequently, in the long term one management approach could be to divert traffic from inner-city areas, especially schools and hospitals, to bypasses. If tree genera suitable for rooks, such as plane trees, are planted along the bypasses, those sites could provide suitable alternative habitats to inner-city breeding locations, which become less attractive for breeding due to noise reduction. In the short term in addition to locally implemented repellent measures the most effective approach is to strengthen rook acceptance among the population. However, further research is needed to verify the results of this thesis and to gain further insights into rook breeding site selection in order to develop effective management measures.
Künstliche Intelligenzen werden immer öfter erfolgreich in Spielen angewendet. Sie benötigen aber, je nach Komplexität des Spiels, viel Rechenleistung, um gute Ergebnisse erzielen zu können. Daher wird in dieser Arbeit ein Strategy Learning-System implementiert, welches auf der Basis von Crowd-Learned Heuristiken funktioniert. Die Heuristiken sind dabei in einem Wiki hinterlegt. Die Forschung wird nach der Design Science Research Methodology betrieben. Das implementierte System wird auf das Spiel Dominion angewandt, wofür eine Dominion-Ontologie definiert wird. Für die Implementation wird eine Mappingsprache definiert, mit der Informationen aus einem Wiki in eine Ontologie übertragen werden können. Zudem werden Metriken definiert, mit der die ermittelten Strategien bewertet werden können. Im System können Nutzer zum einen ein Mapping für die Informations-Übertragung angeben und anwenden und zum anderen für Dominion eine Menge an Karten auswählen, in der Strategien ermittelt werden sollen. Das System wird abschließend evaluiert, indem Dominion-Spieler die vom System ermittelten Strategien und die erarbeiteten Metriken bewerten.
Der Zweck dieser Arbeit ist es, sich auf die kritischen Forschungsherausforderungen und -themen zu konzentrieren, die UI/UX-Designprinzipien umgeben, mit einem Schwerpunkt auf kulturübergreifenden Konzepten aus der Perspektive von E-Learning-Plattformen. Zu diesem Zweck betrachten wir zunächst die kulturellen Dimensionen auf der Grundlage des Hofstede-Rahmens mit dem Ziel, wichtige kulturelle Werte zu identifizieren. Als zweites Ziel der Forschung erleichtert eine Reihe von Kriterien, die so genannte Usability-Heuristik von Nielsen, die Erkennung von Usability Problemen bei der Gestaltung von Benutzeroberflächen (UI). Die Usability-Heuristiken umfassen zehn Variablen, die die Interaktion zwischen dem Benutzer und einem Produkt oder System beeinflussen. Wenn wir uns näher mit
diesen Themen befassen, werden wir in der Lage sein, eine Matrix mit Beziehungen zwischen der heuristischen Bewertung von Nielsen und dem kulturellen Rahmen von Geert Hofstede aufzudecken. Abschließend erörtern wir das mögliche Potenzial kultureller Werte zur Beeinflussung von Benutzeroberflächen für E-Learning-Plattformen. In der Tat gibt es einige Funktionen in E-Learning-Plattformen, die aufgrund der Kultur weniger diskutiert werden, obwohl sie sehr praktisch in die Plattformen integriert werden können.
Soziale Netzwerke spielen im Alltagsleben der Schülerinnen und Schüler eine entscheidende Rolle. Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wurde ein Konzept für die Anzeige von Profilvorschlägen innerhalb des sozialen Netzwerks „InstaHub“, welches ein speziell für den Informatikunterricht programmiertes Werkzeug zum Thema „Datenbanken“ darstellt, entwickelt. Als Hürde stellte sich dabei dar, dass von den etablierten sozialen Netzwerken nur wenig bis gar keine Informationen über die Berechnung von Profil- oder Freundschaftsvorschlägen preisgegeben werden. Daher wurde zunächst das Wesen von Beziehungen zwischen Menschen in nicht-internetbasierten und in internetbasierten sozialen Netzwerken sowie die Gründe für Beziehungen zwischen Menschen in diesen Netzwerken dargelegt. Anhand der Beobachtung von Vorschlägen in anderen sozialen Netzwerken sowie der in InstaHub gespeicherten Nutzerdaten wurde ein Algorithmus für Profilvorschläge in InstaHub entworfen und mitsamt einer passenden Visualisierung entsprechend implementiert. Den zweiten Teil der Arbeit bildete eine Unterrichtseinheit für die Sekundarstufe II mit dem Thema Gefahren der Erzeugung und Verarbeitung von personenbezogenen Daten. In der Unterrichtseinheit dienen die Profilvorschläge in InstaHub, die auf von InstaHub über dessen Nutzer gesammelten Daten aufbauen, als Einstieg in die Thematik. Anschließend wird der Fokus von sozialen Netzwerken auf andere Online-Dienste erweitert und auf die Verarbeitung und Weitergabe dieser Daten eingegangen.
In der Masterthesis von Benjamin Waldmann mit dem Titel „Flusskrebse in Deutschland – Aktueller Stand der Verbreitung heimischer und invasiver gebietsfremder Flusskrebse in Deutschland; Überblick über die erfolgten Schutzmaßnahmen und den damit verbundenen Erfahrungen; Vernetzung der Akteure im Flusskrebsschutz“ wurden erstmals für alle heimischen wie gebietsfremden Flusskrebsarten (Zehnfußkrebse) Verbreitungskarten für Deutschland vorgelegt. Grundlage der Arbeit waren umfangreiche Recherchen und Abfragen zur Verbreitung der Arten in den Bundesländern bei den zuständigen Behörden, Institutionen, Artexperten und Privatpersonen. Die Rohdaten wurden qualitätsgesichert und in einem Geoinformationssystem aufbereitet und dargestellt, so dass daraus bundesweite Verbreitungskarten für jede Art in einem zehn Kilometerraster (UTM-Gitter im Bezugssystem ETRS89) erstellt werden konnten. Darüber hinaus wurden, ebenfalls auf Basis umfangreicher Recherchen und Abfragen, die unterschiedlichen Möglichkeiten für Schutzmaßnahmen für heimische Flusskrebspopulationen aufgezeigt, bewertet und daraus Empfehlungen abgeleitet. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf das Management invasiver gebietsfremder Flusskrebsarten sowie der Umgang mit der Tierseuche Krebspest (Aphanomyces astaci) gelegt. Abschließend wurden Empfehlungen zur Vernetzung der Akteure im Flusskrebsschutz gegeben sowie die Ansprechpartner:innen in den einzelnen Bundesländern aufgeführt.
In dieser Arbeit wird die Geschwindigkeit des Simulationscodes zur Pho-
tonenausbreitung beim IceCube-Projekt (clsim) optimiert. Der Prozess der
GPU-Code-Analyse und Leistungsoptimierung wird im Detail beschrie-
ben. Wenn beide Codes auf der gleichen Hardware ausgeführt werden,
wird ein Speedup von etwa 3x gegenüber der ursprünglichen Implemen-
tierung erreicht. Vergleicht man den unveränderten Code auf der derzeit
von IceCube verwendeten Hardware (NVIDIA GTX 1080) mit der opti-
mierten Version, die auf einer aktuellen GPU (NVIDIA A100) läuft, wird
ein Speedup von etwa 9,23x beobachtet. Alle Änderungen am Code wer-
den vorgestellt und deren Auswirkung auf die Laufzeit und Genauigkeit
der Simulation diskutiert.
Der für die Optimierung verfolgte Weg wird dann in einem Schema
verallgemeinert. Programmierer können es als Leitfaden nutzen, um große
und komplexe GPU-Programme zu optimieren. Darüber hinaus wird die
per warp job-queue, ein Entwurfsmuster für das load balancing innerhalb
eines CUDA-Thread-Blocks, im Detail besprochen.
Rudolf Virchows Vorstellungen von einer human-bürgerlichen Krankenpflege in der Zeit des preußischen Kulturkampfes
Über die Auseinandersetzungen im Preußischen Haus der Abgeordneten zwischen Rudolf Virchow, dem Kultusministerium und der Zentrumspartei über die katholischen Kranken-pflegeorden – von Hilmar Conrad
Der Mediziner und liberale Abgeordnete des Preußischen Hauses der Abgeordneten Rudolf Virchow ist vielen bekannt für den Satz „‹Omnis cellula e cellula›“1, aus seinem Werk ‚Die Zellularpathologie‘. Er wies mit diesem Lehrsatz und der zugrundeliegenden Forschung nach, dass Zellen in Morphologie und Funktion die kleinste Einheit des menschlichen Körpers sind.2 Der spätere Medizinprofessor wurde am 13. Oktober 1821 in Schivelbein geboren und verstarb am 5. September 1902 in Berlin. Das Jahr 1848 ist in zweierlei Hinsicht als Schicksalsjahr für Virchow zu betrachten. Er war in dieser Zeit Militärarzt und wurde in diesem Winter 1847/48 von der preußischen Regierung nach Ober-schlesien entsendet, wo eine Typhus-Epidemie wütete. Sein Auftrag war die wissenschaftliche Analyse der Geschehnisse. An seinem 80. Geburtstag sagte er über diese Reise: „Jene 16 Tage in Oberschlesien, 1848, waren das entscheidende Ereignis meines Lebens.“3 Es war Revolution in Berlin und dort zurück, nahm er an den Kämpfen für Demokratie teil.4 Im Bericht über seine Reise schlussfolgerte er, dass zur Prävention einer solchen Seuche in Oberschlesien Demokratisierung und Bildung für die Bevölkerung notwendig seien – das war der Beginn der Sozialmedizin. Ab 1859 war er Berliner Stadtverordneter und ab 1861 Mitglied des Preußischen Abgeordnetenhauses für die linksliberale Deutsche Fortschrittspartei, die er zusammen mit Mitstreitern gegründet hatte. Von 1880 bis 1893 war er Abgeordneter im Deutschen Reichstag.5 Für ihn war „[d]ie Medizin […] eine soziale Wissenschaft, und die Politik ist weiter nichts als Medizin im Großen.“6
Was diese Person also so spannend macht, ist, dass sie gleich zwei relevanten Gruppen angehörte, welche einflussreich über die Krankenpflege sprachen: die der Politik und die der Ärzte.
Rudolf Virchow forderte am 9. November 1869 auf dem Kongress der deutschen Frauenvereine in Berlin eine Pflege, die sich außerhalb der Kirchen organisieren solle:
„Organisiren wir ganz und gar ausserhalb der kirchlichen Organisation, organisiren wir ganz innerhalb der bürgerlichen Gesellschaft als solcher, nach rein menschlichen Aufgaben, ohne irgend einen weiteren Nebenzweck.“7
Was Virchow hier forderte ist eine Hinwendung zum ‚Humanen‘8, wie er es nannte und auch in mehreren Debatten im Abgeordnetenhaus erläuterte. Dies überrascht nicht, war er doch maßgeblich am Kulturkampf im Parlament beteiligt und ein vehementer Verfechter der Säkularisierung.9 Das wissenschaftlich relevante Problem an dieser Stelle ist Virchows zentrale Äußerungen über die Krankenpflege im Kontext der geführten Debatten im Preußischen Abgeordnetenhaus darzustellen. Die wissenschaftliche Literatur geht hierbei, nur sehr oberflächlich auf das vor- und hinterher Gesagte ein, obwohl es sich um Debatten handelt. Und hier zeigt sich auch die Relevanz der Arbeit. Natürlich liegt das Interesse darauf, Virchows Vorstellungen über die Krankenpflege anhand seiner Beiträge im Preußischen Haus der Abgeordneten nachzuvollziehen, aber eben auch nachzuzeichnen, wie sich die gesamten Debatten um die Krankenpflege, in denen sich Virchow bewegte, zugetragen hatten.
Demnach ist das Erkenntnisinteresse dieser Arbeit herauszuarbeiten, welche Ansichten Rudolf Virchow über die Krankenpflege seiner Zeit hatte, wie er sie im Preußischen Haus der Abgeordneten verteidigte, wie sich die Ansichten seiner politischen Gegner und der preußischen Regierung dazu verhielten sowie daraus folgend, wie die Debatten über die Krankenpflege im Preußischen Abgeordnetenhaus verliefen.
1 Virchow, zit. n. Schipperges (1994): Rudolf Virchow, S. 58.
2 Schipperges (2008): Virchow, Rudolf (Ludwig Carl), S. 257.
3 Andree (2006): Rudolf Virchow (1821–1902) im Spannungsfeld von Glauben, Kirche und Staat, S. 99.
4 Vgl. ebd., S. 99–100.
5 Vgl. Schipperges (2008): Virchow, Rudolf (Ludwig Carl), S. 257–258.
6 Schipperges (1994): Rudolf Virchow, S. 113. Im Original kursiv.
7 Virchow (1879): Die berufsmässige Ausbildung zur Krankenpflege, auch ausserhalb der kirchlichen Organisationen, S. 49. Im Original gesperrt.
8 Vgl. Virchow (1875): Rede im Preußischen Abgeordnetenhaus, Berlin. 8. Mai 1875, S. 207.
9 Vgl. Virchow (1873): Rede im Preußischen Abgeordnetenhaus, Berlin. 17. Januar 1873, S. 359.
Point Rendering
(2021)
In dieser Arbeit werden Verfahren zum Rendern von Punktdaten vorgestellt und miteinander verglichen. Die Verfahren lassen sich in zwei Kategorien unterteilen. Zum einen werden visuelle Verfahren behandelt, welche sich mit der reinen Darstellung von Punktprimitiven befassen. Hauptproblem ist dabei die Darstellung von Oberflächen, da Punktdaten im Gegensatz zu traditionellen Dreiecksnetzen keine Nachbarschaftsinformationen beinhalten. Zum anderen werden beschleunigende Datenstrukturen dargelegt, welche die echtzeitfähige Darstellung von großen Punktwolken ermöglichen. Punktwolken weisen häufig eine hohe Datenmenge auf, da diese meist durch 3D-Scanningverfahren wie z.B. Laserscanning und Photogrammetrie generiert werden.