Abstract Human-computer interaction (HCI) is an integral part of modern society. Since the number of technical devices around us is increasing, the way of interacting is changing as well. The systems of the future should be proactive, so that they can adapt and adjust to people’s movements and actions without requiring any conscious control. Visual information plays a vital role in this kind of implicit human-computer interaction due to its expressiveness. It is therefore obvious that cameras equipped with computing power and computer vision techniques provide an unobtrusive way of analyzing human intentions. Despite its many advantages, use of computer vision is not always straightforward. Typically, every application sets specific requirements for the methods that can be applied. Given these motivations, this thesis aims to develop new vision-based methods and systems that can be utilized in proactive applications. As a case study, the thesis covers two different proactive computer vision applications. Firstly, an automated system that takes care of both the selection and switching of the video source in a distance education situation is presented. The system is further extended with a pan-tilt-zoom camera system that is designed to track the teacher when s/he walks at the front of the classroom. The second proactive application is targeted at mobile devices. The system presented recognizes landscape scenes which can be utilized in automatic shooting mode selection. Distributed smart cameras have been an active area of research in recent years, and they play an important role in many applications. Most of the research has focused on either the computer vision algorithms or on a specific implementation. There has been less activity on building generic frameworks which allow different algorithms, sensors and distribution methods to be used. In this field, the thesis presents an open and expendable framework for development of distributed sensor networks with an emphasis on peer-to-peer networking. From the methodological point of view, the thesis makes its contribution to the field of multi-object tracking. The method presented utilizes soft assignment to associate the measurements to the objects tracked. In addition, the thesis also presents two different ways of extracting location measurements from images. As a result, the method proposed provides location and trajectories of multiple objects which can be utilized in proactive applications. / Tiivistelmä Ihmisen ja eri laitteiden välisellä vuorovaikutuksella on keskeinen osa nyky-yhteiskunnassa. Teknisten laitteiden lisääntymisen myötä vuorovaikutustavat ovat myös muuttumassa. Tulevaisuuden järjestelmien tulisi olla proaktiivisia, jotta ne voisivat sopeutua ihmisten liikkeisiin ja toimintoihin ilman tietoista ohjausta. Ilmaisuvoimansa ansiosta visuaalisella tiedolla on keskeinen rooli tällaisessa epäsuorassa ihminen-tietokone –vuorovaikutuksessa. Tämän vuoksi on selvää, että kamerat yhdessä laskentaresurssien ja konenäkömenetelmien kanssa tarjoavat huomaamattoman tavan ihmisten toiminnan analysointiin. Lukuisista eduistaan huolimatta konenäön soveltaminen ei ole aina suoraviivaista. Yleensä jokainen sovellus asettaa erikoisvaatimuksia käytettäville menetelmille. Tästä syystä väitöskirjassa on päämääränä kehittää uusia kuvatietoon perustuvia menetelmiä ja järjestelmiä, joita voidaan hyödyntää proaktiivisissa sovelluksissa. Tässä väitöskirjassa esitellään kaksi proaktiivista sovellusta, jotka molemmat hyödyntävät tietokonenäköä. Ensimmäinen sovellus on etäopetusjärjestelmä, joka valitsee ja vaihtaa kuvalähteen automaattisesti. Järjestelmään esitellään myös ohjattavaan kameraan perustava laajennus, jonka avulla opettajaa voidaan seurata hänen liikkuessaan eri puolilla luokkahuonetta. Toinen proaktiivisen tekniikan sovellus on tarkoitettu mobiililaitteisiin. Kehitetty järjestelmä kykenee tunnistamaan maisemakuvat, jolloin kameran kuvaustila voidaan asettaa automaattisesti. Monissa sovelluksissa on tarpeen käyttää useampia kameroita. Tämän seurauksena eri puolille ympäristöä sijoitettavat älykkäät kamerat ovat olleet viime vuosina erityisen kiinnostuksen kohteena. Suurin osa kehityksestä on kuitenkin keskittynyt lähinnä eri konenäköalgoritmeihin tai yksittäisiin sovelluksiin. Sen sijaan panostukset yleisiin ja helposti laajennettaviin ratkaisuihin, jotka mahdollistavat erilaisten menetelmien, sensoreiden ja tiedonvälityskanavien käyttämisen, ovat olleet vähäisempiä. Tilanteen parantamiseksi väitöskirjassa esitellään hajautettujen sensoriverkkojen kehitykseen tarkoitettu avoin ja laajennettavissa oleva ohjelmistorunko. Menetelmien osalta tässä väitöskirjassa keskitytään useiden kohteiden seurantaan. Kehitetty seurantamenetelmä yhdistää saadut paikkamittaukset seurattaviin kohteisiin siten, että jokaiselle mittaukselle lasketaan todennäköisyys, jolla se kuuluu jokaiseen yksittäiseen seurattavaan kohteeseen. Seurantaongelman lisäksi työssä esitellään kaksi erilaista tapaa, joilla kohteiden paikka kuvassa voidaan määrittää. Esiteltyä kokonaisuutta voidaan hyödyntää proaktiivisissa sovelluksissa, jotka tarvitsevat usean kohteen paikkatiedon tai kohteiden kulkeman reitin.

I denne oppgaven er det presentert instrumentering og reguleringssystem av produksjonsprosess for plankton. Systemet er utviklet og implementering med to tanker for produksjon av planktonet rotatorier. PC brukes som styresystem og grensesnitt mot bruker. Regulering av rotatorietetthet med en ny strategi for tilførsel av fôr og vann er implementert og testet. Systemet fungerte tilfredsstillende foruten den nye strategien som trenger mer testing for å fungere optimalt.

Τα Ασύρματα Συνδεδεμένα Συστήματα αποτελούν ένα διαρκώς διευρυνόμενο τομέα στη σύγχρονη επιστημονική και τεχνολογική εξέλιξη. Το Κεφάλαιο 1 αρχικά εισάγει τον αναγνώστη σε αυτήν την κατηγορία συστημάτων. Στη συνέχειά του, παρουσιάζονται η δομή, οι εφαρμογές και τα προβλήματα που σχετίζονται με τα Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων, που συγκαταλέγονται στα πλέον χαρακτηριστικά παραδείγματα ασύρματα συνδεδεμένων συστημάτων. Σε αντιστοιχία με τα προαναφερθέντα, αυτή η διδακτορική διατριβή προσεγγίζει κάποια από τα θέματα ερευνητικού ενδιαφέροντος στα Α.Δ.Α. στοχεύοντας στην επίλυση των αντίστοιχων επιστημονικών προβλημάτων. Το ερευνητικό έργο που εκπονήθηκε, αποτυπώνεται στα επόμενα κεφάλαια της διατριβής ως ακολούθως Στο Κεφάλαιο 2 προσεγγίζεται το σημαντικότερο πρόβλημα που αντιμετωπίζουν τα Α.Δ.Α. κάθε τύπου, δηλαδή αυτό της ενεργειακής ανεπάρκειας. Για το λόγο αυτό επιχειρείται η επίτευξη της εξοικονόμησης ενέργειας σε Α.Δ.Α. μέσω ενός καινοτόμου σχήματος ελέγχου που προτείνεται. Το σχήμα αυτό στοχεύει στην επίτευξη ενεργειακά ευφυούς δρομολόγησης δεδομένων. Η αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου σχήματος εξετάζεται μέσω ενός εκτενούς συνόλου προσομοιώσεων που συγκρίνουν την απόδοσή του έναντι αυτής ενός από τα πλέον προηγμένα ιεραρχικά πρωτόκολλα για Α.Δ.Α. Το Κεφάλαιο 3 εστιάζει στη μετάδοση δεδομένων video σε Α.Δ.Α., μελετά τους περιορισμούς στου οποίους υπόκειται αυτή και περιγράφει την ανάπτυξη ενός καινοτόμου σχήματος ελέγχου το οποίο επιδιώκει από κοινού την ενεργειακή εξοικονόμηση και την παροχή υψηλής ποιότητας υπηρεσιών με ταυτόχρονη ικανοποίηση του διαθέσιμου εύρους ζώνης. Η απόδοση του προτεινόμενου σχήματος τόσο ως προς την ενεργειακή ευφυΐα όσο και προς τη διασφάλιση ποιότητας εξετάζεται μέσω εκτενών προσομοιώσεων. Στο Κεφάλαιο 4 της διατριβής αναπτύχθηκε ένα καινοτόμο σχήμα ελέγχου ποιότητας υπηρεσιών που αφορά τη σειριακή μετάδοση σε Α.Δ.Α. εικόνων οι οποίες χαρακτηρίζονται από χαμηλή ταχύτητα μεταβολής. Το προτεινόμενο σχήμα προσαρμόζει τη συμπίεση των ασύρματα μεταδιδόμενων εικόνων προκειμένου να ικανοποιούνται προκαθορισμένα όρια που αφορούν τον ανώτατο επιτρεπόμενο χρόνο μετάδοσης. Η απόδοση του προτεινόμενου σχήματος εξετάζεται μέσω εκτενών πειραμάτων. Το Κεφάλαιο 5 της διατριβής αυτής ασχολείται με την αντιμετώπιση της συμφόρησης δικτύου σε Α.Δ.Α.. Πιο συγκεκριμένα, ένα καινοτόμο σχήμα ελέγχου, προτείνεται με στόχο την ανίχνευση της επερχόμενης της συμφόρησης και την αποτροπή της περαιτέρω διάδοσής της. Η αποτελεσματικότητα του σχήματος ελέγχεται μέσω εκτεταμένων προσομοιώσεων. Τέλος, στο Κεφάλαιο 6 σκιαγραφείται το ερευνητικό έργο που επιτελέστηκε κατά την εκπόνηση αυτής της διδακτορικής διατριβής. Επιπρόσθετα, συνοψίζεται η επιστημονική συμβολή της διατριβής και παρουσιάζονται τα ερευνητικά συμπεράσματα που προήλθαν μέσω αυτής. Τέλος, προτείνονται κατευθύνσεις μελλοντικής έρευνας σχετικής με τα επιστημονικά θέματα που πραγματεύεται η διατριβή. / Wirelessly connected systems play a rapidly growing role in modern scientific and technological evolution. Chapter 1, at first introduces the reader into this type of systems. Next, the structure, applications and problems associated with the wireless sensor networks, which are among the most typical and widely used examples of wirelessly connected systems are described. In accordance to the aforementioned challenges that the utilization of WSNs faces, a research work has been performed in the context of this doctoral thesis which is organized as follows: In Chapter 2, the issue of energy conservation is approached in WSNs through the energy efficient control of routing. For this reason a novel reactive hierarchical protocol, named SHPER, for energy efficient data routing in WSNs, is proposed. The efficacy of the proposed scheme is examined through extensive simulation tests. Chapter 3 focuses at video communication over WSNs and examines the combined fulfillment of contradictory requirements such as the severe limitations concerning both the available energy resources and bandwidth and the call for high QoS. For this reason, PEMuR, a novel dual control scheme for efficient video communication, which aims at the attainment of both considerable energy saving and high QoS was introduced. Both the energy efficiency and the Qos efficiency of this dual scheme is evaluated through thorough simulations. Chapter 4 examines the transmission of image data over WSNs and introduces a novel QoS control scheme for the sequential transmission over Wireless Sensor Networks of slowly varying images. This scheme aims to adaptively adjust the compression of wirelessly transmitted images in order to conform to predefined upper bounds of the end-to-end image transmission time, while achieving the highest QoS. The effectiveness of the proposed QoS control algorithm is investigated through extended experiments with and without the occurrence of network congestion. Chapter 5 tries to correlate the occurrence of congestion in WSNs with the existence of specific variable and invariant factors and proposes a novel control scheme named PACA, which aims to both predict forthcoming congestion and prevent its further diffusion. The effectiveness of the proposed scheme is examined through extensive simulation tests. Finally, in Chapter 6, the research work performed within the context of this doctoral thesis is summarized. Additionally, the scientific contribution achieved is outlined. Moreover, the conclusions drawn from the research results are presented along with some relevant topics of future research.

Proefschrift Universiteit Twente, Enschede. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands en Behasa Indonesia.

Denne rapporten beskriver videreutvikling av et system hvor en robotarmfjernstyres over nettverk, og som overfører stereoskopisk video i sanntid tiloperatøren. Gjennom en hodemontert fremvisningsenhet opplever operatørenderfor °a ha dybdesyn, samtidig som orienteringen til kameraenes motorisertefot styres av en orienteringssensor montert p°a hodesettet. Fem tidligereprosjekt- og masteroppgaver representerer det tidligere utviklingsarbeidetutført p°a systemet.Innenfor olje- og petroleumsindustrien foreg°ar det omfattende forskningsaktiviteti forbindelse med utvikling av ubemannede plattformkonsepter, hvordet skal være mulig °a fjernstyre disse plattformenes aktiviteter fra andreanlegg. Det er potensial for betydelige besparelser i driftskostnader sammenliknetmed ordinære plattformer ved °a benytte fjernstyrte roboter tilinspeksjons- og vedlikeholdsoppgaver.Oppgaven omfatter utviklingsarbeid innenfor tre hovedomr°ader. Først beskrivesutviklingen av en kollisjonsunng°aelsesrutine som er i stand til °a forhindresammenstøt mellom roboten og omgivelsene i sanntid p°a bakgrunn av datasamlet inn av en tidligere utviklet kartleggingsmodul. En kinematisk robotmodellbasert p°a sylindere er utviklet i denne sammenheng med fokus p°alav reaksjonstid for systemet. Deretter er implementasjonen av et nytt ogforbedret system for overføring av video beskrevet, mens siste del av arbeidetinkluderer utvikling og forbedring av systemets operatørgrensesnitt,brukervennlighet og overordnede utførelse.Det konkluderes med at utførte implementasjoner og modifikasjoner harhevet totalsystemets ytelse og funksjon ettersom kollisjonsunng°aelsesrutinenfungerer tilfredsstillende, videosystemet viser forbedring innenfor alle m°alteparametere, samt at operatørgrensesnittet n°a er mer omfattende og informativtenn tidligere.

Denne rapporten beskriver videreutvikling av et system hvor en robotarmfjernstyres over nettverk, og som overfører stereoskopisk video i sanntid tiloperatøren. Gjennom en hodemontert fremvisningsenhet opplever operatørenderfor °a ha dybdesyn, samtidig som orienteringen til kameraenes motorisertefot styres av en orienteringssensor montert p°a hodesettet. Fem tidligereprosjekt- og masteroppgaver representerer det tidligere utviklingsarbeidetutført p°a systemet.Innenfor olje- og petroleumsindustrien foreg°ar det omfattende forskningsaktiviteti forbindelse med utvikling av ubemannede plattformkonsepter, hvordet skal være mulig °a fjernstyre disse plattformenes aktiviteter fra andreanlegg. Det er potensial for betydelige besparelser i driftskostnader sammenliknetmed ordinære plattformer ved °a benytte fjernstyrte roboter tilinspeksjons- og vedlikeholdsoppgaver.Oppgaven omfatter utviklingsarbeid innenfor tre hovedomr°ader. Først beskrivesutviklingen av en kollisjonsunng°aelsesrutine som er i stand til °a forhindresammenstøt mellom roboten og omgivelsene i sanntid p°a bakgrunn av datasamlet inn av en tidligere utviklet kartleggingsmodul. En kinematisk robotmodellbasert p°a sylindere er utviklet i denne sammenheng med fokus p°alav reaksjonstid for systemet. Deretter er implementasjonen av et nytt ogforbedret system for overføring av video beskrevet, mens siste del av arbeidetinkluderer utvikling og forbedring av systemets operatørgrensesnitt,brukervennlighet og overordnede utførelse.Det konkluderes med at utførte implementasjoner og modifikasjoner harhevet totalsystemets ytelse og funksjon ettersom kollisjonsunng°aelsesrutinenfungerer tilfredsstillende, videosystemet viser forbedring innenfor alle m°alteparametere, samt at operatørgrensesnittet n°a er mer omfattende og informativtenn tidligere.

Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με τη μελέτη των μη γραμμικών συστημάτων και τη σχεδίαση ενός προσαρμοστικού ελεγκτή για συστήματα δεύτερης τάξης με αβεβαιότητα. Αρχικά παρουσιάζονται η μορφή και οι ιδιότητες των μη γραμμικών συστημάτων τονίζοντας την ανάγκη για προσαρμοστικό έλεγχο. Στην συνέχεια προτείνεται ένας προσαρμοστικός ελεγκτής κατάλληλος για μη γραμμικά συστήματα δεύτερης τάξης που εγγυάται πλήρη ασυμπτωτική ευστάθεια για το συστημα κλειστού βρόγχου. Η μορφή του ελεγκτη βελτιώνεται σε περίπτωση που οι συναρτήσεις απόσβεσης και δυσκαμψίας είναι πολυωνυμικές και η αποδοτικότητα του επιβεβαιώνεται σε κάθε περίπτωση με εκτενείς προσομοιώσεις. Τέλος, ο προτεινόμενος ελεγκτής εφαρμόζεται σε δύο πραγματικά συστήματα (μηχανικός ταλαντωτής του duffing, απλό εκκρεμές) και συγκρίνεται με την τεχνική του feedback linearization, δίνοντας καλύτερες αποκρίσεις σε περιπτώσεις ύπαρξης αβεβαιότητας παραμέτρων. / This diploma thesis includes the analysis of non linear systems and the design of an aadaptive controller suitable for second order nonlinear systems. In the beginning we present the structure and the properties of nonlineat systems underlining the need for adaptive control. Futhermore, we propose an adaptive control law suitable for second order nonlinear systems which guarantees asympotic stability for the closed loop system. Finally, the proposed controller is applied in two real systems (Duffing's mechanical oscillator,pendulum) and compared with feedback linearization technique, resulting better responses in cases where the system includes uncertain parameters.

<p>Sammendrag: Hivkompensering kan deles inn i passiv, aktiv og semiaktiv kompensering utifra i hvilken grad det benyttes et aktivt pådrag for å kompensere for hivet. Hivkompenserig kan gjøres på forskjellige måter. Toppmontert sylinderkompensering og løpeblokkmontert sylinderkompensering er to vanlige kompenseringsmetoder. Denne rapporten tar blant annet for seg en forenklet modellering av RamRig heisesystem og en borestreng. Dette er gjort ved å sette opp bevegelseslikninger og kraftbalanser for de forskjellige delene av systemet, med hovedvekt på friksjonskrefter og trykktapskrefter som gjør at det passive hivkompenseringssystemet, som er en del av heisesystemet, ikke er ideelt. Rapporten beskriver deretter arbeidet med utvikling av reguleringsalgoritmer for å oppnå mest mulig konstant vekt på borekrone. Disse algoritmene danner sammen med det passive systemet et semiaktivt hivkompenseringssystem. Det ble forsøkt med PID regulator, foroverkobling av hivforstyrrelsen, kombinert foroverkobling og PD regulator, og akselerasjonstilbakekobling. Simulering viste at den av disse algoritmene som gav best kompensering var foroverkoblingsalgoritmen kombinert med PD regulator, fordi mye av tapskreftene i det passive systemet ved denne algoritmen kompenseres for før de påvirker systemet. PD regulatorens oppgave er å håndtere unøyaktigheter i modelleringen som gjør at kompenseringen til foroverkoblingsalgoritmen ikke er tilstrekkelig i seg selv. Simulering under gitte forhold viser at 95 % av hivbevegelsen blir kompensert for med denne algoritmen i kombinasjon med det passive kompenseringssystemet (mot 70 % for det rent passive systemet). Det er i denne oppgaven utviklet en modell som inneholder de mest vesentlige elementene til det reelle systemet og som er egnet som utgangspunkt for å utvikle reguleringsalgoritmer og til å simulere disse algoritmene på modellen. Det er også utviklet en egnet algoritme for regulering av vekt på borekrone for hivkompensering under boring med RamRig. Målet med oppgaven anses derfor som nådd, og oppgaven gir et godt grunnlag for videre arbeid.</p>

Abstract The potential health effects of employee control over working times are poorly known in the field of work stress research. In this study, worktime control was hypothesized to buffer against stress by promoting successful combination of a full-time job with non-work demands and by enabling the work to be done at times of optimal resources. The participants were from the 10-Town Study, an ongoing longitudinal cohort study exploring employee health in ten Finnish towns. The survey responses on worktime control and health (baseline survey in 1997: n = 6442, 67%; follow-up survey in 2000–01: n = 32299, 67%) were linked to registered sickness absences from the employers' records. Employee worktime control covered the perceived possibilities to influence the starting and ending times of a workday, the breaks, handling private matters during the workday, the scheduling of shifts, vacations and days off, and the taking of unpaid leaves, each of which was rated on a 1–5 scale. In the follow-up survey, influence on the length of the workday was also assessed. After a factor analysis, the subdimensions of control over daily working hours and control over days off were focused. It turned out that low worktime control predicted poor subjective health, psychological distress, and medically certified sickness absences for women. For men, low worktime control was not associated with subjective health, but predicted medically certified sickness absences for those with dependent children or employed in manual occupations. With respect to work stress, the men and women suffering from job strain or effort-reward imbalance had less medically certified sickness absences if they at least had control over their working times. The men and women with long domestic and total working hours and long commuting hours gained most from high worktime control in that their medically certified sickness absences were reduced. Vulnerability to long domestic and total working hours in terms of such absences was seen among both men and women, but there were few men working long domestic hours. Long paid working hours as such were not associated with sickness absences. In sum, high worktime control appeared to buffer against health problems and to promote a successful integration of domestic responsibilities with a full-time job. The findings expand the focus of work stress research and emphasize the importance of taking conditions at home into account when analysing employee health. / Tiivistelmä Työaikojen hallinnan merkitys terveydelle tunnetaan työstressitutkimuksen alalla huonosti. Tässä väitöskirjatyössä oletettiin, että työaikojen hallinta voisi vähentää stressiä ja edistää terveyttä helpottamalla kokopäivätyön ja kotona tehtävän työn yhteensovittamista sekä mahdollistamalla työn tekemisen parhaiden voimavarojen vallitessa. Tutkimus toteutui osana Työterveyslaitoksen Kunta10 -tutkimusta, joka seuraa kymmenen suomalaisen kaupungin henkilöstön työolojen ja terveyden kehittymistä. Koettua työaikojen hallintaa ja terveyttä koskevat kyselyvastaukset (alkukysely v. 1997: n = 6442, 67 %; seurantakysely vv. 2000–01: n = 32299, 67 %) linkitettiin palkanmaksurekistereistä saatuihin sairauspoissaolotietoihin. Työaikojen hallinnan mittari sisälsi alkukyselyssä 5-luokkaisella asteikolla vastaajien kokemat vaikutusmahdollisuudet työpäivän alkamis- ja päättymisajankohtiin, taukoihin, yksityisasioiden hoitamiseen työpäivän kuluessa, työvuoroihin, lomien ja vapaapäivien ajankohtiin sekä palkattomien vapaiden pitämiseen. Seurantakyselyssä kartoitettiin myös vaikutusmahdollisuudet työpäivän pituuteen. Summamuuttujan faktorianalyysin jälkeen arvioitiin erikseen päivittäisten työaikojen hallintaa sekä loma-aikojen hallintaa. Tuloksissa huono työaikojen hallinta ennusti naisilla huonoksi koettua terveyttä, psyykkistä rasittuneisuutta sekä lääkärintodistusta vaativia yli kolmen päivän mittaisia sairauspoissaoloja. Miehillä huono työaikojen hallinta ei vaikuttanut itsearvioituun terveyteen, mutta ennusti lääkärintodistusta vaativia sairauspoissaoloja, jos heillä oli lapsia kotona tai jos he tekivät ruumiillista työtä. Hyvä työaikojen hallinta vähensi työstressiin liittyviä sairauspoissaoloja. Stressiä kuvattiin työn kovien vaatimusten ja huonon hallinnan yhdistelmällä sekä koettujen ponnistelujen ja palkkioiden epäsuhdalla. Eri elämänalueilla tehtyihin työtunteihin suhteutettuna hyvä työaikojen hallinta vähensi sairauspoissaoloja erityisesti niillä naisilla ja miehillä, joilla oli paljon kotityötunteja, työmatkatunteja tai totaalityötunteja. Sairauspoissaoloilla mitattuna naiset ja miehet olivat yhtä haavoittuvia pitkille kotityö- työmatka- ja totaalityötunneille, mutta miehillä pitkät kotityötunnit olivat harvinaisia. Pitkät palkkatyötunnit sinänsä eivät lisänneet sairauslomia. Tutkimus tuo työstressikirjallisuuteen vallitsevia malleja täydentävää tietoa työn ulkopuolisten tekijöiden merkityksestä työntekijöiden terveydelle. Tulokset kannustavat edistämään työntekijöiden mahdollisuuksia työaikojensa hallintaan sekä terveyden edistämisen että kokopäivätyön ja muun elämän menestyksellisen yhdistämisen näkökulmista.

<img src="http://vg00.met.vgwort.de/na/806c85cec18906a64e06" width="1" height="1" alt=""> Subject of this work is the possibility to synchronize nonlinear systems via correlated noise and automatic control. The thesis is divided into two parts.<br> The first part is motivated by field studies on feral sheep populations on two islands of the St. Kilda archipelago, which revealed strong correlations due to environmental noise. For a linear system the population correlation equals the noise correlation (Moran effect). But there exists no systematic examination of the properties of nonlinear maps under the influence of correlated noise. Therefore, in the first part of this thesis the noise-induced correlation of logistic maps is systematically examined. For small noise intensities it can be shown analytically that the correlation of quadratic maps in the fixed-point regime is always smaller than or equal to the noise correlation. In the period-2 regime a Markov model explains qualitatively the main dynamical characteristics. Furthermore, two different mechanisms are introduced which lead to a higher correlation of the systems than the environmental correlation. The new effect of "correlation resonance" is described, i. e. the correlation yields a maximum depending on the noise intensity. <br> In the second part of the thesis an automatic control method is presented which synchronizes different systems in a robust way. This method is inspired by phase-locked loops and is based on a feedback loop with a differential control scheme, which allows to change the phases of the controlled systems. The effectiveness of the approach is demonstrated for controlled phase synchronization of regular oscillators and foodweb models. / Gegenstand der Arbeit ist die Möglichkeit der Synchronisierung von nichtlinearen Systemen durch korreliertes Rauschen und automatische Kontrolle. Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile.<br> Der erste Teil ist motiviert durch Feldstudien an wilden Schafspopulationen auf zwei Inseln des St. Kilda Archipels, die starke Korrelationen aufgrund von Umwelteinflüssen zeigen. In einem linearen System entspricht die Korrelation der beiden Populationen genau der Rauschkorrelation (Moran-Effekt). Es existiert aber noch keine systematische Untersuchung des Verhaltens nichtlinearer Abbildungen unter dem Einfluss korrelierten Rauschens. Deshalb wird im ersten Teils dieser Arbeit systematisch die rauschinduzierte Korrelation zweier logistischer Abbildungen in den verschiedenen dynamischen Bereichen untersucht. Für kleine Rauschintensitäten wird analytisch gezeigt, dass die Korrelation von quadratischen Abbildungen im Fixpunktbereich immer kleiner oder gleich der Rauschkorrelation ist. Im Periode-2 Bereich beschreibt ein Markov-Modell qualitativ die wichtigsten dynamischen Eigenschaften. Weiterhin werden zwei unterschiedliche Mechanismen vorgestellt, die dazu führen, dass die beiden ungekoppelten Systeme stärker als ihre Umwelt korreliert sein können. Dabei wird der neue Effekt der "correlation resonance" aufgezeigt, d. h. es ergibt sich eine Resonanzkurve der Korrelation in Abbhängkeit von der Rauschstärke. <br> Im zweiten Teil der Arbeit wird eine automatische Kontroll-Methode präsentiert, die es ermöglicht sehr unterschiedliche Systeme auf robuste Weise in Phase zu synchronisieren. Die Methode ist angelehnt an Phase-locked-Loops und basiert auf einer Rückkopplungsschleife durch einen speziellen Regler, der es erlaubt die Phasen der kontrollierten Systeme zu ändern. Die Effektivität dieser Methode zur Kontrolle der Phasensynchronisierung wird an regulären Oszillatoren und an Nahrungskettenmodellen demonstriert.