Ausgehend von den primärsensorischen Arealen verlaufen Verarbeitungswege nach anterior durch die Temporallappen, die der Objekterkennung dienen. Besonders die vorderste Spitze der Temporallappen, der anteriore Temporalkortex, wird mit Funktionen der Objektidentifizierung assoziiert. Es existieren jedoch mehrere Vermutungen, welcher Art die Objekte sind, die in dieser Region verarbeitet werden. Es gibt Annahmen über die Verarbeitung von Sprache, von menschlichen Stimmen, semantischen Informationen oder individuellen Konzepten. Um zwischen diesen Theorien zu differenzieren, wurden vier ereigniskorrelierte fMRT-Messungen an jungen gesunden Erwachsenen durchgeführt. Die Probanden hörten in drei Experimenten die Stimmen berühmter und unbekannter Personen und in einem der Experimente zusätzlich Geräusche von Tieren und Musikinstrumenten. Im vierten Experiment wurden Zeichnungen von Comicfiguren gezeigt sowie von Tieren und Obst- und Gemüsesorten. Die neuronale Aktivität bei der Verarbeitung dieser Reize im Vergleich zu Zeiten ohne Stimulation wurde mit Hilfe von Interesseregionen untersucht, die nahezu die gesamten Temporallappen abdeckten und diese in jeweils zwölf Areale untergliederten. In den anterioren Temporallappen waren sowohl mit auditiven als auch mit visuellen Stimuli deutliche Aktivierungsunterschiede in Abhängigkeit von der semantischen Kategorie festzustellen. Individuelle Konzepte (menschliche Stimmen und Zeichentrickfiguren) riefen eine signifikant stärkere Aktivierung hervor als kategoriale Konzepte (Tiere, Musikinstrumente, Obst- und Gemüse). Außerdem war das Signal, dass durch die Stimmen der bekannten Personen ausgelöst wurde, deutlich stärker als das Signal der unbekannten Stimmen. Damit sind die Daten am ehesten kompatibel mit der Annahme, dass die anterioren Temporallappen, bekannte individuelle Konzepte verarbeiten. Da die beschriebenen Signalunterschiede zwischen den verschiedenen Bedingungen ausgehend von den transversalen Temporalgyri nach anterior zum Temporalpol zunahmen, unterstützen die Ergebnisse zudem die Theorie von einem ventralen Verarbeitungsweg, der die Temporallappen nach anterior durchquert und zur Objekterkennung beiträgt. In Übereinstimmung mit den Annahmen der Konvergenzzonentheorie von A. R. Damasio scheint die spezifische Funktion dieses rostral gerichteten Verarbeitungsweges aus der sukzessiven Kombination immer mehr sensomotorischer Merkmale von Objekten zu bestehen. Da bekannte individuelle Konzepte eine besonders hohe Anzahl von Merkmalen aufweisen, ist eine weiter nach anterior verlaufende Verarbeitung zu beobachten als bei unbekannten oder kategorialen Konzepten. / It is assumed that neural pathways run from the primary sensory cortices through the temporal lobes towards their poles crossing areas necessary for object recognition. Especially the most anterior temporal parts were associated with processes contributing to the identification of objects. Yet, there is little agreement on the kinds of objects that are interpreted by the anterior temporal lobes. For example, there are assumptions regarding linguistic processing, voice recognition, the processing of general semantic information or the identification of unique entities. In order to differentiate between those theories, four event-related fMRI experiments were performed in healthy young adults. In three experiments, the subjects heard the voices of famous and unknown persons. In addition, characteristic sounds of animals and musical instruments were presented in one of these experiments. During the fourth experiment, drawings of famous cartoon characters were shown together with animals and fruit & vegetables. The neural activity in response to these stimuli compared to rest was analyzed using a regions-of-interest approach. 12 regions-of-interest that covered the majority of the temporal lobes were defined in each hemisphere. Both with auditory and visual stimuli, there were clear activation differences between the semantic categories in the anterior temporal lobes. Unique entities (human voices and cartoon characters) evoked a significantly stronger signal than categorical concepts (animals, musical instruments, fruit & vegetables). Furthermore, the signal in response to voices of familiar persons was significantly higher than to unfamiliar voices. Thus, the results are most compatible with the assumption that the anterior temporal lobes process supramodal features of familiar unique entities. As the before-mentioned signal differences between unique and categorical concepts and between familiar and unfamiliar voices increased from the transversal temporal gyri towards the temporal poles, the results support the notion of a ventral processing pathway running rostrally through the temporal lobes. In accordance with the convergence zone theory described by A.R. Damasio, the precise function of that pathway seems to consist in the incremental combination of sensorimotor concept features. Since familiar unique entities possess an especially high number of features, their processing was found to be directed into more anterior portions of the temporal lobe than the perception of unfamiliar or categorical concepts.

In current practice, business processes modeling is done by trained method experts. Domain experts are interviewed to elicit their process information but not involved in modeling. We created a haptic toolkit for process modeling that can be used in process elicitation sessions with domain experts. We hypothesize that this leads to more effective process elicitation. This paper brakes down "effective elicitation" to 14 operationalized hypotheses. They are assessed in a controlled experiment using questionnaires, process model feedback tests and video analysis. The experiment compares our approach to structured interviews in a repeated measurement design. We executed the experiment with 17 student clerks from a trade school. They represent potential users of the tool. Six out of fourteen hypotheses showed significant difference due to the method applied. Subjects reported more fun and more insights into process modeling with tangible media. Video analysis showed significantly more reviews and corrections applied during process elicitation. Moreover, people take more time to talk and think about their processes. We conclude that tangible media creates a different working mode for people in process elicitation with fun, new insights and instant feedback on preliminary results. / Heute, werden Geschäftsprozesse durch speziell ausgebildete Modellierungsexperten erstellt. Wissensträger der Domäne werden befragt, aber sie werden nicht in die Modellierung einbezogen. Wir haben ein haptisches Werkzeug zur Prozessmodellierung entwickelt welches bei der Prozesserhebung zusammen mit den Domänenexperten eingesetzt wird. Wir vertreten die Hypothese, dass dies zur effizienteren Prozesserhebung beiträgt. In diesem Artikel schlüsseln wir "effiziente Prozesserhebung" in 14 operationalisierte Hypothesen auf. Diese werden in einem kontrollierten Experiment mit Hilfe von Fragebögen, Tests und Videoanalyse untersucht. In dem Experiment vergleichen wir unseren Ansatz mit strukturierten Interviews in einem Messwiederholungsdesign. Das Experiment wurde mit 17 Schülern kaufmännischer Berufe in einem Oberstufenzentrum durchgeführt. Sie repräsentieren potentielle Anwender unseres Ansatzes zu Prozesserhebung. Sechs der vierzehn Hypothesen zeigten einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Ansätzen. Teilnehmer berichteten mehr Spass an und mehr Erkenntnisse durch greifbare Prozessmodellierung zu haben. In der Videoanalyse beobachteten wir, dass Teilnehmer häufiger Ihre Aussagen prüfen und korrigieren. Außerdem wurde mehr Zeit für das Reden und Nachdenken über die Prozesse verwendet. Wir schlussfolgern, dass greifbare Medien ein anderes Arbeitsumfeld begünstigen mit mehr Spaß, neuen Erkenntnissen und direktem Feedback auf vorläufige Ergebnisse.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Naturverjüngung von Traubeneiche (Quercus petraea (Matt.) Liebl.) unter Kiefernschirm. Eine erfolgreiche Verjüngung von Traubeneiche ist ohne menschliche Hilfe nur schwer umzusetzen. Als Ursache wird in der Literatur die Konkurrenzsituation von Begleitvegetation um die Ressource Wasser besonders hervorgehoben. Um künftige Managementmaßnahmen von Oberstand und Begleitvegetation bezüglich der Eichenverjüngung bewerten zu können, wurde das individuen-basierte Modell oak-lay entwickelt, das die Konkurrenz um Wasser explizit auf pflanzenphysiologischer Basis berücksichtigt. Die Kombination von individuen-basierten und prozess-basierten Ansätzen wird auch als Hybrid-Modell bezeichnet. In der Verjüngungsmodellierung ist bisher keine Anwendung eines Hybrid-Modells bekannt, so dass es sich vermutlich um das erste Modell seiner Art handelt. Die Arbeit ist in drei große Arbeitsschwerpunkte aufgeteilt. Im ersten Teil wird oak-lay detailliert vorgestellt und analysiert. Dabei kommen standardisierte Verfahren wie eine globale Sensitivitätsanalyse oder eine Analyse der Rechenzeit mittels Landau-Symbole zum Einsatz. Der zweite Teil analysiert mit Hilfe von Simulationsexperimenten eine neue Methode der Mortalitätsbeschreibung in individuen-basierten Modellen auf physiologischer Basis. Die prozess-basierte Wasserhaushaltsberechnung des oak-lay ermöglicht die Festsetzung einer Mortalitätsschwelle über das Druckpotential der Individuen. Für die Analysen wurde auf Ereigniszeitanalysen zurückgegriffen. Konkret angewandt wurden der Kaplan-Meier Schätzer und das semiparametrische Cox-Modell. Der dritte und letzte Teil wendet das Modell beispielhaft in einer Reihe von Simulationsexperimenten an. Dabei werden unterschiedliche Managementmaßnahmen am Oberstand und der Begleitvegetation simuliert und auf Unterschiede im Verjüngungserfolg und der räumlichen Verteilung getestet. Das Modell oak-lay konnte erfolgreich nachweisen, dass Hybrid-Modelle im Bereich der Verjüngungsmodellierung entwickelt und angewendet werden können. Die globale Sensitivitätsanalyse des Wasserhaushaltsmodells konnte die einflussreichsten Parameter identifizieren und das Laufzeitverhalten des Modells konnte ebenso analysiert werden. Die Einhaltung bestimmter Selbstdifferenzierungsmuster wurde über alle Simulationen geprüft. Dabei wurde erfolgreich die Mortalität über den Wassergehalt der Individuen bestimmt. Die Simulationsexperimente der verschiedenen Managementmaßnahmen haben gezeigt, dass eine Anwendung als Managementtool möglich ist. Die Entwicklung eines neuen Modelltyps bei der Verjüngungsmodellierung hat allerdings auch einigen neuen Forschungsbedarf generiert. Um oak-lay weiterzuentwickeln sind weitere Arbeiten nötig.

European forests have experienced vitality loss and dieback due to increasing disturbances, temperatures, droughts, and forest management. Around 160 million cubic meters of woody biomass in Germany were damaged from 2018 to 2020. Protected areas can offer insights into the natural resilience of European forests after disturbances. However, they face conflicts such as mass outbreaks and the spread of insect pests that can threaten biodiversity and natural habitats. The European spruce bark beetle (Ips typographus) is among Europe’s most important and severe forest pest species and can act as an ecological disturbance. Due to ongoing climate change, no weakening is expected in the future. Forest management can directly influence important drivers of disturbance regimes. However, the response times are likely slow, requiring effective and adaptive risk-assessing management. Simulation models can play an important and influential role in such management as decision-making tools or for analysis of important drivers. Such models have been successfully applied in fishery management, disease control, and forest fire management. While there are many models published about Ips typographus, there is still no simulation tool that individually describes trees and beetles with their properties and decisions, tests the effectiveness of management measures, and uses spatially explicit data for natural landscapes. This approach would allow for investigating infestation patterns and development in natural landscapes based on individual beetle and tree traits. It could also be used to study the impact of climate change and forest protection management on all spatial scales - from individual beetles to entire landscapes. The main goal of the thesis is to predict the risk of bark beetle infestations and outbreaks in a national park region in Germany under different climate change and management scenarios as an emergent outcome of individual traits of the European spruce bark beetle and its host tree. To achieve this goal, a combination and improvement of existing models on the life history of Ips typographus and its host tree Picea abies is done to simulate infestations on an individual level. The results are then scaled to the landscape level using a Markov chain metamodel for 20 years into the future. It is shown how (i) management scenarios consisting of different sanitation felling intensities, and (ii) climate change scenarios representing increasing numbers of yearly beetle generations interact and affect the infestation spread. Chapter 2 discusses the creation, testing, and implementation of a new simulation model for the dispersal and infestation of Ips typographus in a natural European landscape. The IPS-SPREADS (Infestation Pattern Simulation Supporting PREdisposition Assessment DetailS) model is an innovative combination of existing models on beetle phenology (PHENIPS), spruce tree predisposition (PAS - predisposition assessment systems), and precise mechanistic dispersal flight in an artificial forest (IPS - Infestation Pattern Simulation). The model is used to study the effectiveness of sanitation felling in five different research areas at the border of a national park in Germany under varying annual beetle generation numbers. Chapter 3 explores the various purposes and types of metamodels used in agentbased modeling and attempts to identify and rank the most suited or efficient model types for each application. This assessment was accomplished through a systematic literature review of 27 scientific publications containing 40 different metamodel applications in an individual-based modeling context. A standardized rating instruction was created and used by the candidate and a group of other Ph.D. students and postdoctoral researchers to objectively rate different metamodel applications, such as upscaling agent-based models or conducting sensitivity analyses. In Chapter 4 of the dissertation, the IPS-SPREADS simulation model is used to predict the risk of bark beetle infestations in a national park region for 20 years into the future. A metamodel approach based on Markov chains is used to scale the computationally demanding IPS-SPREADS model to larger temporal and spatial scales. The metamodel is calibrated and validated using data on infested trees from 2015 to 2017. The model is then used to assess the effectiveness of sanitation felling in preventing the spread of a bark beetle outbreak from the national park to adjacent forests until 2038. This work adds to a series of previous studies investigating several aspects of the Norway spruce (Picea abies) and European spruce bark beetle (Ips typographus) system, such as risk assessment, beetle development, beetle dispersal, and infestation patterns, the effectiveness of forest protection measures against the beetle spread or the impact of bark beetle disturbance on the forest as well as its interaction with other disturbances. The results of the studies presented as thesis chapters 2 to 4 indicate that regardless of the number of yearly beetle generations and the spatial or temporal scale, a sanitation felling intensity of 80 % and above seems to mitigate further mass outbreak propagation. It is also shown that habitat inter-connectivity and individual traits of beetles and host trees substantially affect the infestation patterns. In addition, commonly applied metamodel types and application purposes in an individual-based modeling context are revealed. The most promising model variant varies in regard to the chosen application aim. Further research directions based on the work presented in this thesis incorporate investigating spatial configurations of mixed forest stands and their effect on the dispersal and infestation risk of the European spruce bark beetle. Furthermore, it is discussed how applying and integrating open-access GIS data, such as the European Unions Copernicus program, could improve model validity and applicability. The effects and implications for implementing and analyzing further management measures, such as buffer zones around protected areas, terrestrial detection based on visual clues, and dispensers with anti-attractants in the proposed model framework, are discussed. / Europas Wälder haben aufgrund von zunehmenden Störungen, Temperaturen, Dürren und vergangener Managemententscheidungen an Vitalität verloren und zeigen großflächige Absterbeerscheinungen. Allein in Deutschland betrug das Schadvolumen von 2018 bis 2020 rund 160 Millionen Kubikmeter. Schutzgebiete können Einblicke in die natürliche Widerstandsfähigkeit der Wälder nach Störungen gewähren, bieten aber auch Potenzial für Konflikte wie Massenvermehrungen und Ausbreitung von Schädlingen, die die biologische Vielfalt und die natürlichen Lebensräume bedrohen können. Der Große Achtzähnige Fichtenborkenkäfer (Ips typographus) gehört zu den wichtigsten und schwerwiegendsten Waldschädlingen in Europa. Aufgrund des anhaltenden Klimawandels ist keine Gefährdungsabnahme der Waldbeständen zu erwarten. Während die Forstwirtschaft wichtige Treiber von Störungsregimen direkt oder indirekt beeinflussen kann, sind die Reaktionszeiten sehr langsam und verlangen ein wirksames und adaptives Risikomanagement. Simulationsmodelle können eine wichtige und effektive Rolle für das Management als Entscheidungshilfen oder zur Analyse wichtiger Treiber spielen. Beispiele für erfolgreiche Anwendungen im Entscheidungsprozess stellen Bereiche wie das Fischereimanagement, die Bekämpfung von Epidemien und das Waldbrandmanagement dar. Obwohl es bereits einige Simulationsmodelle für Ips typographus gibt, wurde bisher kein Ansatz untersucht, bei dem sowohl die Bäume als auch die Käfer als Individuen mit Eigenschaften, Wahrnehmung und Interaktionen abgebildet werden. Mit solch einem Modell könnte untersucht werden, wie sich die individuellen Eigenschaften der Käfer und der Bäume auf die Befallsmuster und die Wirksamkeit von Managementmaßnahmen in Abhängigkeit der betrachteten räumlichen oder zeitlichen Skala auswirken. Das Hauptziel der vorliegenden Dissertation besteht daher darin, das Risiko von Borkenkäferbefall und von Ausbrüchen unter verschiedenen Klimawandel- und Managementszenarien als emergentes Ergebnis individueller Eigenschaften des Großen Achtzähnigen Fichtenborkenkäfers und seines Wirtsbaums zu analysieren. Dies geschieht durch die Kombination, Verbesserung und Anwendung bestehender Modelle zur Lebensgeschichte von Ips typographus und dessen Wirtsbaum Picea abies am Beispiel einer Nationalparkregion in Deutschland. Die Ergebnisse des Individuenbasierten Modells werden anschließend auf die Landschaftsebene und für 20 Jahre in die Zukunft skaliert, indem ein auf Markov-Ketten basierendes Metamodel kreiert und validiert wird. Es wird gezeigt, wie (i) Managementszenarien bestehend aus verschiedenen Entnahmeintensitäten befallener Bäume sowie (ii) Klimawandelszenarien bestehend aus einer Zunahme der jährlichen Käfergenerationen interagieren und die Befallsausbreitung beeinflussen. In Kapitel 2 der Dissertation wird die Entwicklung, Überprüfung und Implementierung eines neuen Simulationsmodells für die Ausbreitung und den Befall von Ips typographus in einer realen Landschaft Europas diskutiert. Das IPS-SPREADS (Infestation Pattern Simulation Supporting REdisposition Assessment DetailS) Modell ist eine innovative Kombination bestehender Modelle zur Phänologie des Käfers (PHENIPS), der Prädisposition des Wirtsbaumes gegenüber Borkenkäferbefall (PAS - Prädispositionsabschätzsysteme) und der Individuen-basierten Simulation des Ausbreitungsflugs der Käfer in einem künstlichen Wald (IPS - Infestation Pattern Simulation). Das neue Modell IPS-SPREADS wird dann verwendet, um die Wirksamkeit der Entnahme befallener Bäume in fünf verschiedenen Probeflächen des Nationalparks Sächsische Schweiz während zunehmender jährlicher Käfergenerationen zu untersuchen. Darüber hinaus wird der Einfluss individueller Eigenschaften auf das Befallsgeschehen und auf die Wirksamkeit der Entnahme befallener Bäume analysiert. Kapitel 3 widmet sich der Anwendungsgebiete und Typen von Metamodellen, die für Agenten-basierten Modelle verwendet werden, und versucht, die vielversprechendsten Modelltypen je Anwendung zu identifizieren. Dies geschieht mittels einer systematischen Literaturanalyse, die 27 wissenschaftliche Veröffentlichungen mit insgesamt 40 verschiedenen Metamodellanwendungen für Individuen-basierte Modelle untersucht. Ein standardisiertes Bewertungsverfahen wird erstellt und vom Kandidaten zusammen mit einer Gruppe von Doktoranden und Postdoktoranden angewendet, um die Metamodelle im Bezug auf ihr Anwendungsziel objektiv zu bewerten. In Kapitel 4 der Dissertation wird das entwickelte IPS-SPREADS Modell verwendet, um das Risiko von Borkenkäferbefall in einer Nationalparkregion für 20 Jahre in die Zukunft vorherzusagen. Dafür wird ein Metamodell basierend auf Markov-Ketten entwickelt, welches das rechenintensive IPS-SPREADS Modell auf größere zeitliche und räumliche Skalen hebt. Dieses Metamodell wird mittels Befallsdaten aus der Nationalparkregion für die Jahre 2015 bis 2017 validiert. Im Anschluss wird das Metamodell dann verwendet, um die Wirksamkeit der Entnahme befallener Bäume für die Ausbreitungsbekämpfung eines Borkenkäfermassenbefalls vom Nationalpark in die angrenzenden Wälder während eines 20-jährigen Zeitraums zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit baut auf einer Reihe von Studien auf, die verschiedene Aspekte des Systems von Großem Achtzähnigen Fichtenborkenkäfer (Ips typographus) und Gemeiner Fichte (Picea abies) untersuchen: Prädispositionsbewertung, Käferentwicklung, Ausbreitungs- und Befallsmuster sowie die Wirksamkeit von Waldschutzmaßnahmen gegen die Befallsausbreitung. Die Ergebnisse der als Kapitel zwei bis vier vorgestellten Studien zeigen, dass unabhängig von der Anzahl der jährlichen Käfergenerationen und der räumlichen oder zeitlichen Skala eine Entnahmeintensität befallener Bäume von 80 % und mehr die Ausbreitung eines Massenbefalls zu mindern scheint. Es wird auch gezeigt, dass die Habitatvernetzung und die individuellen Eigenschaften der Käfer und Wirtsbäume die Befallsmuster beeinflussen. Darüber hinaus werden häufig angewandte Metamodelltypen und Anwendungszwecke in einem Individuenbasierten Modellierungskontext zusammengetragen und die vielversprechendste Modellvariante je Anwendungsgebiet extrahiert. Zum Schluss werden weitere Forschungsrichtungen basierend auf den vorgestellten Studien diskutiert, wie zum Beispiel die Untersuchung der räumlichen Konfiguration von Mischwäldern und deren Auswirkungen auf das Befallsgeschehen des Großen Achtzähnigen Fichtenborkenkäfers. Des Weiteren wird diskutiert, wie die Anwendung und Integration von frei verfügbaren GIS-Daten, wie beispielsweise des Copernicus Programms der Europäischen Union, die Validität und Anwendbarkeit der entwickelten Modelle verbessern können. Am Ende werden potenzielle Implikationen für die Implementierung und Analyse weiterer Managementmaßnahmen wie Pufferzonen um Schutzgebiete, terrestrische Erkennung von Borkenkäferbefall sowie Dispenser mit Anti-Aggregationspheromonen im Rahmen der vorgestellten Modellstudien diskutiert.