Unabhängig vom medizinischen und -technischen Fortschritt der vergangenen Jahre, stellt die Sepsis weiterhin den Hauptgrund für die erhöhte Morbidität und Mortalität in der Neugeborenenperiode dar. Das frühzeitige Erkennen einer Infektion im Neugeborenenalter ist jedoch alles andere als trivial (Bender et al.). Die Zählung von Stabkernigen als Indikator für das Vorhandensein einer Infektion ist gängige Praxis im klinischen Alltag. Der Nachweis einer erhöhten Anzahl Stabkerniger wird als Hinweis für das Vorhandensein eines Infektionsgeschehens gewertet. Die Ergebnisse dieser Methode unterliegen jedoch einer starken personell und statistisch bedingten Variabilität. Pädiatrische Lehrbücher empfehlen die Zählung Stabkerniger nur noch für eine kleine Gruppe von Patienten, v.a. Neugeborene und Kinder, die nicht älter als 3 Monate sind. (Cornbleet et al.). Der Wunsch der klinisch tätigen Ärzte nach einem verlässlichen, schnell verfügbaren und exakten Parameter zur Unterscheidung zwischen gesunden und erkrankten Neugeborenen ist groß. Im Rahmen dieser Studie erfolgte die retrospektive Auswertung der maschinell ausgewerteten Differentialblutbilder durch Großgeräte der Sysmex XN-9000 Reihe. Ziel dieser Studie war es zu untersuchen, ob sich die hierbei erhobenen Werte für unreife Granulozyten und neutrophile Granulozyten zur Früherkennung eines Infektionsgeschehens im Neugeborenenalter eignen. In Analogie zur i:t-ratio wurde zusätzlich das Verhältnis unreifer zu reifer Granulozyten anhand des maschinell ausgewerteten Blutbildes untersucht. Es wurden 199 Infektionsepisoden untersucht, die retrospektiv anhand der Bestätigungstests (CrP innerhalb von 48 Stunden oder positive Blutkultur) in „Infektion wahrscheinlich“ und „Infektion unwahrscheinlich“ klassifiziert wurden. Die Gruppe „Infektion wahrscheinlich“ weist im Vergleich zur Gruppe „Infektion unwahrscheinlich“ in der maschinellen Differenzierung signifikant niedrigere Werte an unreifen Granulozyten auf. Das widerspricht der klinischen Erwartung, im Infektionsgeschehen vermehrt unreife Granulozyten im Differentialblutbild nachweisen zu können. Aufgrund der signifikanten Unterschiede in der vorliegenden Arbeit, müssen niedrige Werte an unreifen Granulozyten in der maschinellen Zählung und nicht hohe Werte, als hinweisgebend für eine Infektion angesehen werden. Folglich war auch das maschinell gezählte Verhältnis unreifer zu reifer Granulozyten in der Gruppe „Infektion wahrscheinlich“ signifikant niedriger, sodass auch hier eine niedrige xn-ratio hinweisgebend für ein Infektionsgeschehen seien kann. In der parallel mitgeführten manuellen Differenzierung ergab sich dagegen das erwartete Ergebnis, dass eine erhöhte i:t-ratio auf ein Infektionsgeschehen hinweist, was zeigt, dass es sich nicht um ein Patientenkollektiv mit untypischer Reaktionsweise auf eine Infektion handelte. Vielmehr muss dieses überraschende Ergebnis in der speziellen Methodik der maschinellen Zelldifferenzierung und den speziellen Gegebenheiten bei Neugeborenen zu suchen sein. Mögliche Ursachen werden diskutiert. Zukünftige Arbeiten könnten durch prospektive Datenerhebung eine solidere Datenbasis schaffen, um die hier gefundenen Ergebnisse zu überprüfen und eine genauere Evaluation der Wertigkeit von maschineller Granulozytendifferenzierung in der Infektionsdiagnostik Neugeborener zu erreichen. Damit könnte ein neuer, Untersucher-unabhängiger Parameter zur Infektionsdiagnostik Neugeborener für die klinische Versorgung verfügbar gemacht werden.:1. Einleitung 1.1. Infektion in der Neugeborenenperiode - 2 - 1.1.1. Early onset neonatal sepsis - 2 - 1.1.2. Late onset neonatal sepsis - 2 - 1.1.3. Klinisches Bild einer Sepsis - 2 - 1.1.4. Schwierigkeiten bei der Diagnosestellung - 3 - 1.1.5. Antibiotische Therapie - 3 - 1.2. Abwehrmechanismen des Körpers - 4 - 1.2.1. Angeborene vs. erworbene Immunität - 4 - 1.2.2. Besonderheiten des Abwehrsystems beim Neugeborenen - 5 - 1.3. Laborchemische Diagnostik einer bakteriellen Infektion - 6 - 1.3.1. C-reaktives Protein - 6 - 1.3.2. Interleukin-6 - 6 - 1.3.3. Interleukin-8 - 7 - 1.3.4. Procalcitonin - 7 - 1.3.5. Immature to Total Neutrophil Ratio (i:t-ratio) - 8 - 2. Fragestellung der vorliegenden Arbeit - 9 - 3. Statistik und Methoden - 10 - 3.1. Patienten - 10 - 3.2. Datenerhebung - 11 - 3.3. Durchführung der Datenanalyse - 12 - 3.4. Labordiagnostik und Materialgewinnung - 12 - IV 3.4.1. Bestimmung von Blutbild, einschließlich mikroskopischer Differenzierung und Durchflusszytometrie - 13 - 3.4.2. Bestimmung von C-reaktivem Protein und Interleukin-6 - 16 - 3.4.3. xn-ratio - 16 - 3.5. Deskriptive Statistik - 16 - 3.5.1. Gesamtkollektiv - 16 - 3.5.2. Zusammenfassung deskriptive Statistik - 20 - 3.6. ROC-Kurve - 20 - 4. Ergebnisse - 22 - 4.1. Absolute Anzahl unreifer Granulozyten, gemessen mit Durchflusszytometrie - 22 - 4.1.1. Gesamtpopulation - 22 - 4.1.2. Gestationsalter < 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 24 - 4.1.3. Gestationsalter ≥ 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 25 - 4.1.4. Alter bei Blutentnahme ≤ 72 Stunden - 27 - 4.1.5. Alter bei Blutentnahme > 72 Stunden - 27 - 4.2. Relativer Anteil unreifer Granulozyten, gemessen mit Durchflusszytometrie - 28 - 4.2.1. Gesamtpopulation - 28 - 4.2.2. Gestationsalter < 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 30 - 4.2.3. Gestationsalter ≥ 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 32 - 4.2.4. Alter bei Blutentnahme ≤ 72 Stunden - 32 - 4.2.5. Alter bei Blutentnahme > 72 Stunden - 33 - 4.3. Absolute Anzahl neutrophiler Granulozyten, gemessen mit Durchflusszytometrie - 33 - 4.4. Relativer Anteil neutrophiler Granulozyten, gemessen mit Durchflusszytometrie- 33 - 4.4.1. Gesamtpopulation - 33 - V 4.4.2. Gestationsalter < 32 Schwangerschaftswochen - 35 - 4.4.3. Gestationsalter ≥ 32 Schwangerschaftswochen - 36 - 4.4.4. Alter bei Blutentnahme ≤ 72 Stunden - 38 - 4.4.5. Alter bei Blutentnahme > 72 Stunden - 38 - 4.5. xn-ratio Durchflusszytometrie anhand absoluter Parameter - 39 - 4.5.1. Gesamtpopulation - 39 - 4.5.2. Gestationsalter < 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 42 - 4.5.3. Gestationsalter ≥ 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 43 - 4.5.4. Alter bei Blutentnahme ≤ 72 Stunden - 45 - 4.5.5. Alter bei Blutentnahme > 72 Stunden - 46 - 4.6. xn-ratio Durchflusszytometrie anhand relativer Parameter - 47 - 4.6.1. Gesamtpopulation - 48 - 4.6.2. Gestationsalter < 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 50 - 4.6.3. Gestationsalter ≥ 32 vollendete Schwangerschaftswochen - 51 - 4.6.4. Alter bei Blutentnahme ≤ 72 Stunden - 53 - 4.6.5. Alter bei Blutentnahme > 72 Stunden - 54 - 4.7. i:t-ratio aus manueller Granulozytendifferenzierung - 56 - 4.7.1. Gesamtpopulation - 56 - 4.7.2. Zusammenfassung der Untergruppenanalyse - 58 - 4.7.3. Alter bei Blutentnahme ≤ 72 Stunden - 59 - 4.8. Interleukin-6 und C-reaktives Protein - 60 - 5. Diskussion - 62 - 5.1. Absolute Anzahl unreifer Granulozyten Durchflusszytometrie - 62 - 5.2. Relativer Anteil unreifer Granulozyten Durchflusszytometrie - 65 - 5.3. Absolute Anzahl neutrophiler Granulozyten Durchflusszytometrie - 67 - VI 5.4. Relativer Anteil neutrophiler Granulozyten Durchflusszytometrie - 67 - 5.5. xn-ratio Durchflusszytometrie - 68 - 5.6. i:t-ratio manuell ausgewertetes Differentialblutbild - 69 - 5.7. Diskussion der Methoden - 70 - 5.8. Fazit - 72 - 6. Zusammenfassung der Arbeit - 74 - 7. Literaturverzeichnis - 76 - 8. Abbildungsverzeichnis - 80 - 9. Tabellenverzeichnis - 82 - 10. Erklärung über die eigenständige Erfassung der Arbeit - 84 - 11. Danksagung - 85 - 12. Lebenslauf - 86 -

Das Cloud Computing hat die Art und Weise unserer Kommunikation in den letzten Jahren rapide verändert. Es ermöglicht die Bereitstellung unterschiedlicher Dienste über das Internet. Inzwischen wurden sowohl für Unternehmen, als auch für den privaten Sektor verschiedene Anwendungen des Cloud Computing entwickelt. Dabei bringt jede Anwendung zahlreiche Vorteile mit sich, allerdings werden auch neue Herausforderungen an die IT-Sicherheit gestellt. In dieser Dissertation werden besonders wichtige Anwendungen des Cloud Computing auf die aktuellen Herausforderungen für die IT-Sicherheit untersucht. 1. Die Container Virtualisierung ermöglicht die Trennung der eigentlichen Anwendung von der IT-Infrastruktur. Dadurch kann ein vorkonfiguriertes Betriebssystem-Image zusammen mit einer Anwendung in einem Container kombiniert und in einer Testumgebung evaluiert werden. Dieses Prinzip hat vor allem die Software-Entwicklung in Unternehmen grundlegend verändert. Container können verwendet werden, um software in einer isolierten Umgebung zu testen, ohne den operativen Betrieb zu stören. Weiterhin ist es möglich, verschiedene Container-Instanzen über mehrere Hosts hinweg zu verwalten. In dem Fall spricht man von einer Orchestrierung. Da Container sensible unternehmensinterne Daten beinhalten, müssen Unternehmen ihr IT-Sicherheitskonzept für den Einsatz von Container Virtualisierungen überarbeiten. Dies stellt eine große Herausforderung dar, da es derzeit wenig Erfahrung mit der Absicherung von (orchestrierten) Container Virtualisierungen gibt. 2. Da Container Dienste über das Internet bereitstellen, sind Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die diese Dienste für ihre Arbeit benötigen, an keinen festen Arbeitsplatz gebunden. Dadurch werden wiederum Konzepte wie das home o

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Frage inwiefern der Einsatz von Zeitreihenmethoden - also Methoden, die den kontinuierlichen Charakter biomechanischer Zeitreihendaten berücksichtigen - einen aus methodischer Sicht günstigeren Auswertungsansatz darstellt als herkömmliche, diskrete Methoden. Damit liefert die Arbeit einen wichtigen Beitrag zur Überwindung der postulierten Konfidenzkrise biomechanisch-bewegungswissenschaftlicher Forschung, nach der sich die Ergebnisse vieler Studien aufgrund u. a. methodischer Defizite nicht oder nur eingeschränkt reproduzieren lassen. Dabei konnte in drei Teilstudien für verschiedene methodische Bereiche (Inferenzstatistik, Klassifikation, Trenderkennung) gezeigt werden, dass der Einsatz von Zeitreihenmethoden bekannte Probleme diskreter Methoden erfolgreich addressieren kann. Die vorgestellte Arbeit regt über das spezifische Thema hinaus zu einem kritischeren Umgang mit methodischen Aspekten an und zeigt mögliche Lösungsansätze auf.

This thesis represents a small contribution to our understanding of metastable patterns in various stochastic models from physics and biology. By a \emph{metastable pattern}, we mean a pattern that appears to persist in a regular fashion on some timescale, but disappears or undergoes an irregular change on a longer timescale. Metastable patterns frequently result from stochastic perturbations of patterns that are stable without perturbation. In this thesis, we study stochastic perturbations of stable spatiotemporal patterns in several classes of PDE and integral equations. In particular, we address two major questions: \begin{enumerate}[Q1.] \item When perturbed by noise, for how long does a pattern that is stable without noise persist? \item How does the stochastic perturbation affect the average behaviour of a pattern on the timescale where it appears to persist? \end{enumerate} To address these questions, we pursue two lines of inquiry: the first based on the theory of \emph{quasi-ergodic measures}, and the second based on \emph{phase decomposition techniques}. In our first line of inquiry we present novel, rigorous connections between metastability of general infinite dimensional stochastic evolution systems and the spectral properties of their sub-Markov generators using the theory of quasi-ergodic measures. To do so, we develop a novel $L^p$-approach to the study of quasi-ergodic measures. We are then able to draw conclusions about the metastability of travelling waves and other patterns in a class of stochastic reaction-diffusion equations. For instance, we obtain a rigorous definition of the \emph{quasi-asymptotic speed}~of a travelling wave in a stochastic PDE. We moreover find that stochastic perturbations of amplitude $\sigma>0$ cause the quasi-asymptotic speed of certain travelling waves to deviate from the deterministic wave speed by a constant that is approximately proportional to $\sigma^2$. In our second line of inquiry, the dynamics of our (infinite dimensional) stochastic evolution system are projected onto a finite dimensional manifold that captures some property of a metastable pattern. While most previous studies using phase reduction techniques have used the \emph{variational phase}, we take an approach based on the \emph{isochronal phase}, inspired by classical work on finite dimensional oscillatory systems. When the pattern in question is a travelling wave, the isochronal phase captures the position of the wave at a given point in time. By exploiting the regularity properties of the isochronal phase, we are able to prove several novel results about the metastable behaviour of the reduced dynamics in the small noise regime in a very large class of stochastic evolution systems. These results allow us to moreover compute the noise-induced changes in the speed of stochastically perturbed travelling waves and other patterns. The results we obtain using this approach are numerically precise, and may be applied to a very general class of stochastic evolution systems.

This thesis is concerned with a solution theory for quasilinear singular stochastic partial differential equations. We approach the theory of regularity structures, a tool to tackle singular stochastic PDEs, from a new perspective which is well suited for, but not restricted to, quasilinear equations. In the first part of this thesis, we revisit the algebraic aspects of the theory of regularity structures. Although we approach regularity structures from a different perspective than originally done, we show that the same (Hopf-) algebraic structure is underlying. Trees do not play any role in our construction, hence the Hopf algebras underlying rough paths and regularity structures are not at our disposal. Instead, our alternative point of view gives a new (Lie-) geometric interpretation of the structure group, arising from simple actions on the nonlinearity of the equation and a parametrization of the solution manifold. In the second part of this thesis, we revisit the probabilistic aspects of the theory of regularity structures. We construct and stochastically estimate the centered model, which captures the local behaviour of the solution manifold. This is carried out under a spectral gap assumption on the driving noise, and based on a novel application of Malliavin calculus in regularity structures. In deriving the renormalized equation we are guided by symmetries, so that natural invariances of the model are built in. In the third part of this thesis, we make again use of the Malliavin derivative to obtain a robust characterization of the model, which persists for rough noise even as a mollification is removed. This allows for a simple derivation of invariances of the model that are not present at the level of approximations. Furthermore, we give a convergence result of models, which together with the characterization establishes a universality result in the class of noise ensembles satisfying uniformly a spectral gap assumption.

Materialien wie Kristalle, biologisches Gewebe oder elektroaktive Polymere kommen häufig in verschiedenen Anwendung, wie dem Prothesenbau oder der Simulation von künstlicher Muskulatur vor. Diese und viele weitere Materialien haben gemeinsam, dass sie unter gewissen Umständen ihre Form und andere Materialeigenschaften ändern. Um diese Veränderung beschreiben zu können, werden, abhängig von der Anwendung, verschiedene Tensoren unterschiedlicher Ordnung benutzt. Durch die Komplexität und die starke Abhängigkeit der Tensorbedeutung von der Anwendung, gibt es bisher kein Verfahren Tensoren höherer Ordnung darzustellen, welches standardmäßig benutzt wird. Auch bezogen auf einzelne Anwendungen gibt es nur sehr wenig Arbeiten, die sich mit der visuellen Darstellung dieser Tensoren auseinandersetzt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit diesem Problem. Es werden drei verschiedene Methoden präsentiert, Tensoren höherer Ordnung zu analysieren und zu visualisieren. Alle drei Methoden basieren auf der sogenannte deviatorischen Zerlegung und der Multipoldarstellung. Mit Hilfe der Multipole können die Symmetrien des Tensors und damit des beschriebenen Materials bestimmt werden. Diese Eigenschaft wird in für die Visualisierung des Steifigkeitstensors benutzt. Die zweite Methode basiert direkt auf den Multipolen und kann damit beliebige Tensoren in drei Dimensionen darstellen. Dieses Verfahren wird anhand des Kopplungs Tensors, ein Tensor dritter Ordnung, vorgestellt. Die ersten zwei Verfahren sind lokale Glyph-basierte Verfahren. Das dritte Verfahren ist ein erstes globales Tensorvisualisierungsverfahren, welches Tensoren beliebiger Ordnung und Symmetry in drei Dimensionen mit Hilfe eines linienbasierten Verfahrens darstellt. / Materials like crystals, biological tissue or electroactive polymers are frequently used in applications like prosthesis construction or the simulation of artificial musculature. These and many other materials have in common that they change their shape and other material properties under certain circumstances. To describe these changes, different tensors of different order, dependent of the application, are used. Due to the complexity and the strong dependency of the tensor meaning of the application, there is, by now, no visualization method that is used by default. Also for specific applications there are only a few methods that address the visual analysis of higher-order tensors. This work adresses this problem. Three different methods to analyse and visualize tensors of higher order will be provided. All three methods are based on the so called deviatoric decomposition and the multipole representation. Using the multipoles the symmetries of a tensor and, therefore, of the described material, can be calculated. This property is used to visualize the stiffness tensor. The second method uses the multipoles directly and can be used for each tensor of any order in three dimensions. This method is presented by analysing the third-order coupling tensor. These two techniques are glyph-based visualization methods. The third one, a line-based method, is, according to our knowledge, a first global visualization method that can be used for an arbitrary tensor in three dimensions.

“Can one hear the shape of a drum?” This seemingly innocent question spawned a lot of research in the early 20th century. Even though the answer is “No, we can't”, we can hear the volume. This is known as Weyl's Law. In a more modern context, we can use new methods to study similar questions. More precisely, we can study locally symmetric spaces and the algebra of invariant differential operators. Generalizing the above, we can incorporate Hecke operators and find asymptotic formulas for their traces. We study this problem in a global context, namely if the underlying group is the group of adelic points of a quasi-split, simple reductive group. Our main tool is the Arthur-Selberg trace formula. The spectral side is dealt with, utilizing a condition on the normalizing factors of certain intertwining operators. The geometric side is more complicated and needs a more refined analysis. Most importantly, the test functions need to be specifically crafted to ensure compact support on the one hand, and sufficiently strong estimates on the other. The resulting geometric side can be split according to the Bruhat decomposition and treated separately, using various methods from reduction theory to algebraic and analytic number theory.

The present work is about measure-valued diffusion processes, which are aligned with two distinct geometries on the set of probability measures. In the first part we focus on a stochastic partial differential equation, the Dean-Kawasaki equation, which can be considered as a natural candidate for a Langevin equation on probability measures, when equipped with the Wasserstein distance. Apart from that, the dynamic in question appears frequently as a model for fluctuating density fields in non-equilibrium statistical mechanics. Yet, we prove that the Dean-Kawasaki equation admits a solution only in integer parameter regimes, in which case the solution is given by a particle system of finite size with mean field interaction. For the second part we restrict ourselves to positive probability measures on a finite set, which we identify with the open standard unit simplex. We show that Brownian motion on the simplex equipped with the Aitchison geometry, can be interpreted as a replicator dynamic in a white noise fitness landscape. We infer three approximation results for this Aitchison diffusion. Finally, invoking Fokker-Planck equations and Wasserstein contraction estimates, we study the long time behavior of the stochastic replicator equation, as an example of a non-gradient drift diffusion on the Aitchison simplex.

We consider the approach to regularity structures introduced by Otto, Sauer, Smith and Weber to obtain a priori bounds for quasi-linear SPDEs. This approach replaces the index set of trees, used in the original constructions of Hairer et. al., by multi-indices describing products of derivatives of the corresponding nonlinearity. The two tasks of this thesis are: - Construction and estimates of the model. We first provide the construction of a model in the regular, deterministic setting, where negative renormalization can be avoided. We later extend these ideas to the singular case, incorporating BPHZ-renormalization under spectral gap assumptions as a convenient input for an automated proof of the stochastic estimates of the singular model in the full subcritical regime. - Characterization of the algebraic structures generated by the multi-index setting. We consider natural actions on functionals of the nonlinearity and build a (pre-)Lie algebra from them. We use this as the starting point of an algebraic path towards the structure group, which as in the regularity structures literature is based on a Hopf algebra. This approach further allows us to explore the relation between multi-indices and trees, which we express through pre-Lie and Hopf algebra morphisms, in certain semi-linear equations. All the results are based on a series of joint works with Otto, Tempelmayr and Tsatsoulis.

The split-and-pool method has been widely used to synthesize chemical libraries of a large size for early drug discovery, albeit without the possibility of meaningful quality control. In contrast, a self-assembled DNA-encoded chemical library (DEL) allows us to construct an m x n-member library by mixing an m-member and an n-member pre-purified sub-library. Herein, we report a trio-pharmacophore DEL (T-DEL) of m x l x n members through assembling three pre-purified and validated sub-libraries. The middle sub-library is synthesized using DNA-templated synthesis with different reaction mechanisms and designed as a linkage connecting the fragments displayed on the flanking two sub-libraries. Despite assembling three fragments, the resulting compounds do not exceed the up-to-date standard of molecular weight regarding drug-likeness. We demonstrate the utility of T-DEL in linker optimization for known binding fragments against trypsin and carbonic anhydrase II and by de novo selections against matrix metalloprotease-2 and −9.