offizielles Organ der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie (GMDS) e.V.

Nuel Belnap schlug 1977 eine vierwertige Logik vor, die -- im Gegensatz zur klassischen Logik -- die Faehigkeit haben sollte, sowohl mit widerspruechlicher als auch mit fehlender Information umzugehen. Diese Logik hat jedoch den Nachteil, dass sie Saetze der Form "wenn ..., dann ..." nicht ausdruecken kann. Ausgehend von dieser Beobachtung analysieren wir die beiden nichtklassischen Aspekte, Widerspruechlichkeit und fehlende Information, indem wir eine dreiwertige Logik entwickeln, die mit widerspruechlicher Information umgehen kann und eine Modallogik, die mit fehlender Information umgehen kann. Beide Logiken sind nicht monoton. Wir untersuchen Eigenschaften, wie z.B. Kompaktheit, Entscheidbarkeit, Deduktionstheoreme und Berechnungkomplexitaet dieser Logiken. Es stellt sich heraus, dass die dreiwertige Logik, nicht kompakt und ihre Folgerungsmenge im Allgemeinen nicht rekursiv aufzaehlbar ist. Beschraenkt man sich hingegen auf endliche Formelmengen, so ist die Folgerungsmenge rekursiv entscheidbar, liegt in der Klasse $\Sigma_2^P$ der polynomiellen Zeithierarchie und ist DIFFP-schwer. Wir geben ein auf semantischen Tableaux basierendes, korrektes und vollstaendiges Berechnungsverfahren fuer endliche Praemissenmengen an. Darueberhinaus untersuchen wir Abschwaechungen der Kompaktheitseigenschaft. Die nichtmonotone auf S5-Modellen basierende Modallogik stellt sich als nicht minder komplex heraus. Auch hier untersuchen wir eine sinnvolle Abschwaechung der Kompaktheitseigenschaft. Desweiteren studieren wir den Zusammenhang zu anderen nichtmonotonen Modallogiken wie Moores autoepistemischer Logik (AEL) und McDermotts NML-2. Wir zeigen, dass unsere Logik zwischen AEL und NML-2 liegt. Schliesslich koppeln wir die entworfene Modallogik mit der dreiwertigen Logik. Die dabei enstehende Logik MKT ist eine Erweiterung des nichtmonotonen Fragments von Belnaps Logik. Wir schliessen unsere Betrachtungen mit einem Vergleich von MKT und verschiedenen informationstheoretischen Logiken, wie z.B. Nelsons N und Heytings intuitionistischer Logik ab.

In dieser Arbeit wird ein dreidimensionales Modell des menschlichen Kopfes beschrieben, das es erlaubt, mit der Methode der Finiten Elemente mechanische Einfluesse auf den Kopf zu modellieren. Eine exakte Geometriebeschreibung eines individuellen Modells wird aus einem Kernspintomogramm des Kopfes gewonnen. Ausgehend von diesen medizinischen Bilddaten wird die diskrete Darstellung des Kopfes als Verbund finiter Elemente mit einem Gittergenerator gewonnen. Dieser schnelle und stabile Algorithmus ermoeglicht die Erstellung von raeumlich hochaufgeloesten Finite-Elemente-Repraesentationen des Schaedels und interner neuroanatomischer Strukturen. Es besteht die Auswahl zwischen anisotropen und isotropen Wuerfel- und Tetraedernetzen. Auf deren Basis werden die dem physikalischen Geschehen zugrundeliegenden Differentialgleichungen mittels der Finite-Elemente-Methode numerisch geloest. Die FE-Analysen umfassen statische, dynamische und modale Simulationsrechnungen. Die zur Durchfuehrung der Simulationen noetigen numerischen Verfahren wurden optimiert und auf einer parallelen Rechnerarchitektur implementiert. Jeder der oben genannten Analysearten ist eine klinisch-relevante Anwendung zugeordnet. Mit der nichtlinearen statischen Analyse werden die mechanischen Konsequenzen von Tumorwachstum untersucht, die dynamische Analyse dient dem Studium der Auswirkungen von fokalen Gewalteinwirkungen auf den Kopf und die modale Analyse gibt Aufschluss ueber das Schwingungsverhalten des Kopfes. Die Validierung des Modells wird durch den Vergleich von Simulationsergebnissen mit experimentell ermittelten Daten erzielt. / A new FEM-based approach to model the mechanical response of the head is presented.To overcome restrictions of previous approaches our head model is based on individual datasets of the head obtained from magnetic resonance imaging (MRI). The use of parallel computers allows to carry out biomechanical simulations based on FE meshes with a spatial resolution about five times higher than that of previous models. A totally automatic procedure to generate FE meshes of the head starting from MR datasets is used. Models for individual clinical cases can be set up within minutes and clinically relevant simulations (impact studies, tumor growth consequences) are carried out and discussed by comparing simulation results with experimentally obtained data.

Workflow management is widely accepted as a core technology to support long-term business processes in heterogeneous and distributed environments. However, conventional workflow management systems do not provide sufficient flexibility support to cope with the broad range of failure situations that may occur during workflow execution. In particular, most systems do not allow to dynamically adapt a workflow due to a failure situation, e.g., to dynamically drop or insert execution steps. As a contribution to overcome these limitations, this dissertation introduces the agent-based workflow management system AgentWork. AgentWork supports the definition, the execution and, as its main contribution, the event-oriented and semi-automated dynamic adaptation of workflows. Two strategies for automatic workflow adaptation are provided. Predictive adaptation adapts workflow parts affected by a failure in advance (predictively), typically as soon as the failure is detected. This is advantageous in many situations and gives enough time to meet organizational constraints for adapted workflow parts. Reactive adaptation is typically performed when predictive adaptation is not possible. In this case, adaptation is performed when the affected workflow part is to be executed, e.g., before an activity is executed it is checked whether it is subject to a workflow adaptation such as dropping, postponement or replacement. In particular, the following contributions are provided by AgentWork: A Formal Model for Workflow Definition, Execution, and Estimation: In this context, AgentWork first provides an object-oriented workflow definition language. This language allows for the definition of a workflow’s control and data flow. Furthermore, a workflow’s cooperation with other workflows or workflow systems can be specified. Second, AgentWork provides a precise workflow execution model. This is necessary, as a running workflow usually is a complex collection of concurrent activities and data flow processes, and as failure situations and dynamic adaptations affect running workflows. Furthermore, mechanisms for the estimation of a workflow’s future execution behavior are provided. These mechanisms are of particular importance for predictive adaptation. Mechanisms for Determining and Processing Failure Events and Failure Actions: AgentWork provides mechanisms to decide whether an event constitutes a failure situation and what has to be done to cope with this failure. This is formally achieved by evaluating event-condition-action rules where the event-condition part describes under which condition an event has to be viewed as a failure event. The action part represents the necessary actions needed to cope with the failure. To support the temporal dimension of events and actions, this dissertation provides a novel event-condition-action model based on a temporal object-oriented logic. Mechanisms for the Adaptation of Affected Workflows: In case of failure situations it has to be decided how an affected workflow has to be dynamically adapted on the node and edge level. AgentWork provides a novel approach that combines the two principal strategies reactive adaptation and predictive adaptation. Depending on the context of the failure, the appropriate strategy is selected. Furthermore, control flow adaptation operators are provided which translate failure actions into structural control flow adaptations. Data flow operators adapt the data flow after a control flow adaptation, if necessary. Mechanisms for the Handling of Inter-Workflow Implications of Failure Situations: AgentWork provides novel mechanisms to decide whether a failure situation occurring to a workflow affects other workflows that communicate and cooperate with this workflow. In particular, AgentWork derives the temporal implications of a dynamic adaptation by estimating the duration that will be needed to process the changed workflow definition (in comparison with the original definition). Furthermore, qualitative implications of the dynamic change are determined. For this purpose, so-called quality measuring objects are introduced. All mechanisms provided by AgentWork include that users may interact during the failure handling process. In particular, the user has the possibility to reject or modify suggested workflow adaptations. A Prototypical Implementation: Finally, a prototypical Corba-based implementation of AgentWork is described. This implementation supports the integration of AgentWork into the distributed and heterogeneous environments of real-world organizations such as hospitals or insurance business enterprises.

Zugl.: Mainz, Univ., Diss., 2006

Universiẗat, Diss.--Köln, 2007.

Stuttgart, Univ., Diss., 2006.

Zugl.: Leipzig, Univ., Diss., 2009

Zugl.: München, Univ., Habil.-Schr., 2008

Thesis (Ph. D.)--Technische Universiteit Delft, 1992. / In English with summary in Dutch. Includes bibliographical references (p. 221-236) and index.