Die industrielle Instandhaltung ist ein erheblicher Kostenfaktor während der Betriebsphase einer verfahrenstechnischen Produktionsanlage. Insbesondere der Mangel an technischen Möglichkeiten zum Informationsaustausch des Instandhaltungspersonals mit der digitalen Anlage während der Arbeiten im Feld erzeugt hohe Kosten. Durch die entstehenden Medienbrüche sinkt die Qualität der Informationen in der Digitalen Anlage erheblich. Mobile Informationssysteme können diese Medienbrüche beseitigen und die Informationsqualität in der Digitalen Anlage entscheidend verbessern. Das Konzept der Distributed Wearable User Interfaces (DWUI) stellt einen integrierten Ansatz zur flexiblen Zusammenstellung gebrauchstauglicher Benutzungsschnittstellen für komplexe Arbeitsabläufe in widrigen Arbeitssituationen bereit. Diese setzen sich aus Interaktionsgeräten zusammen, die in einem kabellosen körpernahen Funknetzwerk miteinander verbunden sind und in ihrer Kombination die Benutzungsschnittstelle zu einem mobilen System bilden. Die Geräte sind ergonomisch und funktional optimal am Körper des Nutzers verteilt, wobei jedes Gerät eigenständig nutzbar und für eine bestimmte Aufgabe oder einen bestimmten Nutzungskontext optimiert ist. Die Ein- und Ausgaberäume der Geräte werden in einem integrierten Interaktionsraum harmonisiert. Im Rahmen dieser Arbeit wird zunächst der Nutzungskontext der mobilen IT-gestützten Instandhaltung verfahrenstechnischer Produktionsanlagen im Hinblick auf Nutzungsszenarien und Anwendungsfälle für mobile Informationssysteme festgelegt. Darauf aufbauend werden Anforderungen an derartige Systeme spezifiziert und Gestaltungsgrundlagen und Empfehlungen speziell für DWUI-basierte mobile Informationssysteme erarbeitet. Anschließend wird eine Reihe spezieller Interaktionsgeräte vorgestellt, die verschiedene Interaktionsprinzipien, Techniken und Modalitäten umsetzen. Um diese Geräte in einem kollaborativen DWUI organisieren zu können, wird ein spezielles Kommunikationsprotokoll entworfen und prototypisch umgesetzt. Eine mobile Anwendung zur Instandhaltungsunterstützung wird vorgestellt, welche das DWUI-Kommunikationsprotokoll unterstützt und mit verschiedenen DWUI-Konfigurationen vollständig bedienbar ist. Diese Anwendung wird integriert in ein komplexes Unternehmensnetzwerk, über das sie Zugriff auf industrietypische computergestützte Planungswerkzeuge erhält. Anhand des resultierenden Gesamtsystems werden die prinzipielle Tauglichkeit und die Vorteile des DWUI-Konzepts demonstriert.

Land use transition in dryland ecosystems is one of the major driving forces to landscape change that directly impacts the welfare of humans. In this study, the support vector machine (SVM) classification algorithm and cross tabulation matrix analysis are used to identify systematic and random processes of change. The magnitude and prevailing signals of land use transitions are assessed taking into account net change and swap change. Moreover, spatiotemporal patterns and the relationship of precipitation and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) are explored to evaluate landscape degradation. The assessment showed that 44% of net change and about 54% of total change occurred during the study period, with the latter being due to swap change. The conversion of over 39% of woodland to cropland accounts for the existence of the highest loss of valuable ecosystem of the region. The spatial relationship of NDVI and precipitation also showed R2 of below 0.5 over 55% of the landscape with no significant changes in the precipitation trend, thus representing an indicative symptom of land degradation. This in-depth analysis of random and systematic landscape change is crucial for designing policy intervention to halt woodland degradation in this fragile environment.

Am Beispiel einer Landmaschine wurde die Integration eines dieselelektrischen Einzelradantriebes unter der Berücksichtigung der spezifischen Anforderungen nachgewiesen. Die Integration des elektrischen Antriebes in die Fahrzeugfelge führt zu einem abgeschlossenen System mit definierten Schnittstellen. Zur Umsetzung des Antriebssystems werden unterschiedliche Lösungen diskutiert und die Vorzugsvariante realisiert. Für das Antriebssystem und das Fahrzeug werden die Funktionsnachweise mittels Simulationsergebnissen, Prüfstands- und Fahrversuchen erbracht. Ebenso wird der Nutzen eines elektrischen Einzelradantriebssystems diskutiert.

Im Projekt ArbeitsTeilung Entwickler Operateur (ATEO) wird die Funktionsteilung zwischen Mensch und Maschine erforscht, wobei der Entwickler von Automatiken stärker in den Vordergrund gerückt wird. Im Vergleich mit Operateuren wird seine Leistung bei der Steuerung komplexer dynamischer Prozesse durch die entwickelten Automatiken gemessen. Dabei entscheidet die Antizipationsleistung der Entwickler weit im Voraus über den Erfolg oder Misserfolg der Automatiken. Ein Operateur hat dagegen den Vorteil sehr schnell auf unerwartete Ereignisse zu reagieren, wenn er diese erkennt und die nötige Expertise besitzt, korrekt zu handeln. Für den Vergleich zwischen beiden Gruppen werden gemeinsame Ressourcen wie Zeit und Informationsquellen herangezogen, um so für beide optimale Bedingungen zu schaffen. Im Rahmen dieser Dissertation wurden zwei Studien durchgeführt. Für die erste Studie wurde studentischen Entwicklerteams im Rahmen von Lehrveranstaltungen an der Humboldt-Universität zu Berlin mehr Zeit gegeben als die für einen Vergleich herangezogene Studie von Saskia Kain mit professionellen Entwicklerteams aus Industrie und Forschung. Der Vergleich dieser beiden Gruppen von Entwicklerteams ergab keine signifikanten Unterschiede in der Qualität der entwickelten Automatikkonzepte. Für die zweite Studie wurde ein sehr gutes Automatikkonzept ausgewählt und seine Leistung im Labor getestet. Im Vergleich zur Leistung von Operateuren aus angesprochenen empirischen Studien des ATEO Projektes konnte durch die Automatiken nur die Genauigkeit verbessert werden. Der Unterschied weiterer Leistungsmerkmale wie Geschwindigkeit und Anstrengung der Versuchspersonen während der Durchführung war nicht signifikant. Im Übergang zwischen der eigenen Trackingleistung der Versuchspersonen und einer Leistung mit Unterstützung durch die Automatik zeigte sich eine signifikante Verschlechterung fast aller Leistungsmaße. / The project ‚ArbeitsTeilung Entwickler Operateur‘ (ATEO) (Division of Labour between Developers and Operators) investigated the function allocation between man and machines for designers of automation and operators. Compared with operators, the designer‘s achievements will be measured by the performance of the designed automation controlling complex and dynamic processes. In doing so, efficient anticipation of future events separates the good automation from the bad. The operator, on the other hand, has the advantage of quick reactions to unexpected events, if s/he recognizes them and is trained to act appropriately. Resources like time and amount of information, which are common to these two groups, were used for comparison under equal and optimal conditions. This thesis reports on two studies. In the first study, students of the Humboldt-University in Berlin designed concepts for automation during the course of the semester, while professional design teams from different companies and research facilities had only two hours for the conception phase in a comparable study conducted by Saskia Kain. When comparing these two groups, student and professional design teams, the quality and quantity of these concepts of automation did not show significant differences. For the second study, one of the best rated concepts of automation was tested with subjects, regarding its performance in optimizing the speed, accuracy and workload of test subjects, using SAM and compared with operators. Results showed a significant difference in increased accuracy during the tracking task by the designed automation. The effects of automation were insignificant for the performance indicators speed and workload. The transition from cooperative tracking with and without assistance of automation during the same experiment showed a significant decrease in almost all performance dimensions, when the automation should have supported the subjects.

Das Gefühl der Kontrolle über die eigenen körperlichen Handlungen, und dadurch über die externe Umwelt ist einer der Grundpfeiler unserer menschlichen Existenz. Dieser fundamentale Aspekt der Identität ist bekannt als ‘Sense of Agency’ (SoA). Innerhalb der Neurowissenschaften begann die intensive Untersuchung dieses faszinierenden Konzepts erst innerhalb der letzten zwei Jahrzehnte. Das vorliegende Forschungsprojekt befasst sich mit zwei zentralen Aspekten des Sense of Agency. Zum einen wurden die zwei zugrundeliegenden neurokognitiven Mechanismen ‘Vorhersage’ und ‘Retrospektive Inferenz’ untersucht. Zum anderen wurde die Zuschreibung von Agency bei weiteren Ko-Akteuren, mit denen eine gemeinsame Aufgabe bewältigt werden musste untersucht. Das durchgeführte Forschungsprojekt trägt somit zu einem tieferen Verständnis menschlicher Agency auf individueller Ebene und im sozialen Kontext bei. Außerdem liefert es Implikationen für die Mensch-Maschine-Interaktion und die Verbesserung zukünftiger Mensch-Maschine-Schnittstellen. / The seamless feeling of control over one’s own bodily actions, and through them, over the external environment is one of the cornerstones of our existence as human beings. This fundamental aspect of personal identity has been termed the sense of agency (SoA). It is only within the last two decades that this intriguing concept has begun to be intensively studied in the cognitive neurosciences. In the current research project we addressed two central aspects of the sense of agency. First, we investigated its underlying neurocognitive mechanisms: prediction and retrospective inference. Second, we looked into the attribution of agency to other co-actors when cooperating in a joint task. Overall, the current research project has made a step towards a better and deeper understanding of human agency in the individual as well as the social contexts. Additionally, the findings presented in this work inform the field of human-computerinteraction and contribute to the improvement of future interface designs.

The genome can be considered the blueprint for an organism. Composed of DNA, it harbours all organism-specific instructions for the synthesis of all structural components and their associated functions. The role of carriers of actual molecular structure and functions was believed to be exclusively assumed by proteins encoded in particular segments of the genome, the genes. In the process of converting the information stored genes into functional proteins, RNA – a third major molecule class – was discovered early on to act a messenger by copying the genomic information and relaying it to the protein-synthesizing machinery. Furthermore, RNA molecules were identified to assist in the assembly of amino acids into native proteins. For a long time, these - rather passive - roles were thought to be the sole purpose of RNA. However, in recent years, new discoveries have led to a radical revision of this view. First, RNA molecules with catalytic functions - thought to be the exclusive domain of proteins - were discovered. Then, scientists realized that much more of the genomic sequence is transcribed into RNA molecules than there are proteins in cells begging the question what the function of all these molecules are. Furthermore, very short and altogether new types of RNA molecules seemingly playing a critical role in orchestrating cellular processes were discovered. Thus, RNA has become a central research topic in molecular biology, even to the extent that some researcher dub cells as “RNA machines”. This thesis aims to contribute towards our understanding of RNA-related phenomena by applying Bioinformatics means. First, we performed a genome-wide screen to identify sites at which the chemical composition of DNA (the genotype) critically influences phenotypic traits (the phenotype) of the model plant Arabidopsis thaliana. Whole genome hybridisation arrays were used and an informatics strategy developed, to identify polymorphic sites from hybridisation to genomic DNA. Following this approach, not only were genotype-phenotype associations discovered across the entire Arabidopsis genome, but also regions not currently known to encode proteins, thus representing candidate sites for novel RNA functional molecules. By statistically associating them with phenotypic traits, clues as to their particular functions were obtained. Furthermore, these candidate regions were subjected to a novel RNA-function classification prediction method developed as part of this thesis. While determining the chemical structure (the sequence) of candidate RNA molecules is relatively straightforward, the elucidation of its structure-function relationship is much more challenging. Towards this end, we devised and implemented a novel algorithmic approach to predict the structural and, thereby, functional class of RNA molecules. In this algorithm, the concept of treating RNA molecule structures as graphs was introduced. We demonstrate that this abstraction of the actual structure leads to meaningful results that may greatly assist in the characterization of novel RNA molecules. Furthermore, by using graph-theoretic properties as descriptors of structure, we indentified particular structural features of RNA molecules that may determine their function, thus providing new insights into the structure-function relationships of RNA. The method (termed Grapple) has been made available to the scientific community as a web-based service. RNA has taken centre stage in molecular biology research and novel discoveries can be expected to further solidify the central role of RNA in the origin and support of life on earth. As illustrated by this thesis, Bioinformatics methods will continue to play an essential role in these discoveries. / Das Genom eines Organismus enthält alle Informationen für die Synthese aller strukturellen Komponenten und deren jeweiligen Funktionen. Lange Zeit wurde angenommen, dass Proteine, die auf definierten Abschnitten auf dem Genom – den Genen – kodiert werden, die alleinigen Träger der molekularen - und vor allem katalytischen - Funktionen sind. Im Prozess der Umsetzung der genetischen Information von Genen in die Funktion von Proteinen wurden RNA Moleküle als weitere zentrale Molekülklasse identifiziert. Sie fungieren dabei als Botenmoleküle (mRNA) und unterstützen als Trägermoleküle (in Form von tRNA) die Zusammenfügung der einzelnen Aminosäurebausteine zu nativen Proteine. Diese eher passiven Funktionen wurden lange als die einzigen Funktionen von RNA Molekülen angenommen. Jedoch führten neue Entdeckungen zu einer radikalen Neubewertung der Rolle von RNA. So wurden RNA-Moleküle mit katalytischen Eigenschaften entdeckt, sogenannte Ribozyme. Weiterhin wurde festgestellt, dass über proteinkodierende Abschnitte hinaus, weit mehr genomische Sequenzbereiche abgelesen und in RNA Moleküle transkribiert werden als angenommen. Darüber hinaus wurden sehr kleine und neuartige RNA Moleküle identifiziert, die entscheidend bei der Koordinierung der Genexpression beteiligt sind. Diese Entdeckungen rückten RNA als Molekülklasse in den Mittelpunkt moderner molekularbiologischen Forschung und führten zu einer Neubewertung ihrer funktionellen Rolle. Die vorliegende Promotionsarbeit versucht mit Hilfe bioinformatorischer Methoden einen Beitrag zum Verständnis RNA-bezogener Phänomene zu leisten. Zunächst wurde eine genomweite Suche nach Abschnitten im Genom der Modellpflanze Arabidopsis thaliana vorgenommen, deren veränderte chemische Struktur (dem Genotyp) die Ausprägung ausgewählter Merkmale (dem Phänotyp) entscheidend beeinflusst. Dabei wurden sogenannte Ganz-Genom Hybridisierungschips eingesetzt und eine bioinformatische Strategie entwickelt, Veränderungen der chemischen Struktur (Polymorphismen) anhand der veränderten Bindung von genomischer DNA aus verschiedenen Arabidopsis Kultivaren an definierte Proben auf dem Chip zu detektieren. In dieser Suche wurden nicht nur systematisch Genotyp-Phänotyp Assoziationen entdeckt, sondern dabei auch Bereiche identifiziert, die bisher nicht als proteinkodierende Abschnitte annotiert sind, aber dennoch die Ausprägung eines konkreten Merkmals zu bestimmen scheinen. Diese Bereiche wurden desweiteren auf mögliche neue RNA Moleküle untersucht, die in diesen Abschnitten kodiert sein könnten. Hierbei wurde ein neuer Algorithmus eingesetzt, der ebenfalls als Teil der vorliegenden Arbeit entwickelt wurde. Während es zum Standardrepertoire der Molekularbiologen gehört, die chemische Struktur (die Sequenz) eines RNA Moleküls zu bestimmen, ist die Aufklärung sowohl der Struktur als auch der konkreten Funktion des Moleküls weitaus schwieriger. Zu diesem Zweck wurde in dieser Arbeit ein neuer algorithmischer Ansatz entwickelt, der mittels Computermethoden eine Zuordnung von RNA Molekülen zu bestimmten Funktionsklassen gestattet. Hierbei wurde das Konzept der Beschreibung von RNA-Sekundärstrukturen als Graphen genutzt. Es konnte gezeigt werden, dass diese Abstraktion von der konkreten Struktur zu nützlichen Aussagen zur Funktion führt. Des weiteren konnte demonstriert werden, dass graphen-theoretisch abgeleitete Merkmale von RNA-Molekülen einen neuen Zugang zum Verständnis der Struktur-Funktionsbeziehungen ermöglichen. Die entwickelte Methode (Grapple) wurde als web-basierte Anwendung der wissenschaftlichen Welt zur Verfügung gestellt. RNA hat sich als ein zentraler Forschungsgegenstand der Molekularbiologie etabliert und neue Entdeckungen können erwartet werden, die die zentrale Rolle von RNA bei der Entstehung und Aufrechterhaltung des Lebens auf der Erde weiter untermauern. Bioinformatische Methoden werden dabei weiterhin eine essentielle Rolle spielen.

In dieser Dissertation wurden am Ferkelmodell (8-15 kg, drei Gruppen: „Kontrolle“ n=7, „Herz-Lungen-Maschine (HLM)“ n=10, „(-)-Epigallocatechin-3-Gallat (EGCG)“ n=6, die Kontrollgruppe wurde thorakotomiert, die HLM- und die EGCG-Gruppe wurden thorakotomiert und für 90 Minuten an eine HLM angeschlossen, die EGCG-Gruppe erhielt vor und nach der HLM-Zeit EGCG) drei Fragestellungen behandelt: Erstens wurde untersucht, ob die Verwendung einer HLM während eines kardiochirurgischen Eingriffes unter hypothermen Bedingungen mit nicht-pulsatilem Blutfluss und Kardioplegie die Niere schädigte. Dafür wurden Paraffinschnitte der Niere aus der Kontroll- und der HLM-Gruppe mit Hämatoxylin-Eosin (HE) angefärbt und unterschiedliche Strukturen betrachtet, wobei histopathologische Veränderungen in der HLM-Gruppe auffielen. Paraklinisch fanden sich erhöhte nierenspezifische Blutwerte (Serumkreatinin und -harnstoff) in der HLM-Gruppe. Diese Ergebnisse waren hinweisend für eine funktionell relevante Schädigung der Niere durch die HLM. Unterstützend kam ein Absinken des Gesamteiweißes im Serum der HLM-Gruppe hinzu, was auf eine generelle Schädigung des Organismus durch die HLM hindeutete. Zweitens wurde betrachtet, ob die gesetzten Schäden die Merkmale eines Ischämie-Reperfusionsschadens aufwiesen. Hierzu wurden Paraffinschnitte der Niere aus der Kontroll- und der HLM-Gruppe immunhistochemisch (Hypoxie-induzierter-Faktor-1-alpha-Tyramide- Signal-Amplification (HIF-1-alpha-TSA)-, Nitrotyrosin-3-Amino-9-Ethylcarbazol (Nitrotyrosin-AEC)- und Apoptose-induzierender-Faktor-Tyramide-Signal-Amplification (AIF-TSA)-Färbung) angefärbt. Dabei zeigte sich, dass sich die HLM-Gruppe in einer hypoxischen Situation befand (HIF-1-alpha Akkumulation in den Zellkernen), nitrosativem Stress ausgesetzt war (Nitrotyrosin in den Tubuli) und dass sie teilweise so stark geschädigt wurde, dass Apoptose induziert wurde (AIF in Zellkernen) – alle drei Färbungsergebnisse waren hinweisend für einen ischämischen Zustand, in dem sich die HLM-Gruppe befunden hat. Auch die Ergebnisse der durchgeführten renalen Reversed Phase High Performance Liquid Chromatography (RP-HPLC) deuteten auf ebendies hin. Unterstützend wirkten die Ergebnisse des arteriellen Laktats – die HLM-Gruppe zeigte eine Hyperlaktämie – und die Tatsache, dass einige der histologischen Merkmale für eine frühe Schockniere (welche ischämischen Ursprungs sein kann) in der HLM-Gruppe gefunden wurden. Dies alles zeigte, dass der HLM-assoziierte Nierenschaden vorrangig die Natur eines Ischämie-Reperfusionsschadens aufwies. Drittens wurde untersucht, ob EGCG diese HLM-assoziierte Schädigung abmildern konnte. Dafür wurden bei der EGCG-Gruppe alle oben genannten Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass EGCG in der Dosierung 10 mg/kg eine renoprotektive Wirkung gegen die HLM-assoziierten Schäden hatte, und diese abmildern bzw. ihnen entgegenwirken konnte. Diese Ergebnisse sind für die pädiatrische Kardiochirurgie interessant, welche zum Beispiel bei der Korrektur angeborener Herzdefekte auf die Verwendung der HLM angewiesen ist. Komplikationen wie eine Nierenschädigung post operationem sind nicht selten und verkomplizieren den Verlauf. Die vorliegende Dissertation zeigt das renoprotektive Potential des in grünem Tee vorkommenden Katechins EGCG im Umfeld eines kardiochirurgischen Eingriffes mit Verwendung einer HLM. Die Wirksamkeit dieser Substanz ist wahrscheinlich darin begründet, dass sie mehr als ein Antioxidans ist. Neben seiner Radikalfänger- und Stickstoffmonoxidscavenger-Fähigkeiten ist EGCG außerdem antiapoptotisch wirksam. Derzeit wird die Kardiochirurgie mit Verwendung einer HLM in der Veterinärmedizin nur in wenigen Zentren angewendet. Es besteht für die Zukunft jedoch die Hoffnung, dass gerade für Kleintierbesitzer, die ihre Tiere als Familienmitglied betrachten, und auch für zoologische Einrichtungen bei der Diagnose eines Herzfehlers die Kardiochirurgie mit Verwendung einer HLM als Therapiemöglichkeit eine interessante und realistische Alternative zur bislang angewandten palliativen medikamentösen Therapie darstellen kann. / In this dissertation a piglet model (8-15 kg, three groups: “control” n=7, “extracorporeal circulation (EC)” n=10, “EGCG” n=6, the control-group was thoracotomized, the EC- and the EGCG-group were thoracotomized and underwent cardiopulmonary bypass (CPB) for 90 minutes, and the EGCG-group received EGCG before and after the CPB) is presented. Three questions were raised and answered: Firstly, it was investigated if the use of a CPB during cardiac surgery with hypothermia, non-pulsatile blood flow and cardioplegia caused damage to the kidney. In order to answer this question, paraffin slices of the kidney of the control- and the EC-group were stained with hematoxylin-eosin (HE), and different structures were evaluated – this staining showed histopathological changes in the EC-group. Paraclinical, the EC-group showed elevated kidney-specific blood parameters (serumcreatinine and -urea). These findings indicated a functionally relevant impairment of the kidney caused by the CPB. Supporting this, the EC-group also showed a decline of the total amount of proteins in the serum, which was suggestive of a generalized injury of the body by the CPB. Secondly, it was investigated whether the injury of the kidney might have been caused by an ischemia/reperfusion injury. Therefore, paraffin slices of the kidney of the control- and the EC-group were immunhistochemically stained (hypoxia-induced-factor-1-alpha-tyramidesignal-amplification (HIF-1-alpha-TSA)-, nitrotyrosine-3-amino-9-ethylcarbazole (nitrotyrosine-AEC)- and apoptosis-inducing-factor-tyramide-signal-amplification (AIF-TSA)-staining). These stainings revealed, that the EC-group had suffered from a hypoxemic situation (accumulation of HIF-1-alpha in the nuclei), from nitrosative stress (presence of nitrotyrosine in the tubuli), and that the kidney was partly damaged to the point of an induction of apoptosis (presence of AIF in the nuclei) – all three of these findings indicated, that the kidneys of the EC-group were put into an ischemic situation. The findings of the renal reversed phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) indicated the same thing. This was also supported by the blood parameter of lactate – the EC-group showed a hyperlactemia – and by some histological findings in the EC-group, which were characteristical for an early shock-kidney (which may be caused by ischemia). Taken together, these findings showed that the CPB-associated kidney injury was primarily caused by an ischemia/reperfusion injury. Thirdly, it was investigated, whether EGCG might attenuate the CPB-associated kidney injury. For that purpose, all of the investigation methods mentioned above were carried out with the samples of the EGCG-group. The findings showed that EGCG (dose: 10 mg/kg) had a protective effect on the kidney, protecting it against the damage caused by the CPB, and was able to partly attenuate this damage and partly even fully counteract it. These findings are of interest for pediatric cardiac surgery, which for example for the correction of innate heart defects depends on the use of CPB. Complications – like acute renal injury post operationem – occur frequently and complicate the recovery. This dissertation demonstrates the renoprotective potential of the natural compound EGCG in the setting of cardiac surgery with the use of CPB. The reason for the effectiveness of EGCG in this situation probably is that EGCG is more than an antioxidant. EGCG not only works as a radical- and nitric-oxide-scavenger, but also is antiapoptotic. In veterinary medicine cardiac surgery with CPB is done by few centers only. However for the future there is hope that people – especially pet owners who view their companion animals as family members, and zoos – become more and more willing to and interested in having an animal diagnosed with a heart defect treated with cardiac surgery including the use of an CPB, instead of – like its usually done nowadays – only giving palliative medication to the animal.

Moderne Softwaresysteme sind komplexe Gebilde, welche häufig im Verbund mit anderen technischen und betriebswirtschaftlichen Systemen eingesetzt werden. Für die Hersteller solcher Systeme stellt es oft eine große Herausforderung dar, den oft weit reichenden Anforderungen bezüglich der Anpassbarkeit solcher Systeme gerecht zu werden. Zur Erfüllung dieser Anforderungen hat es sich vielfach bewährt, eine virtuelle Maschine in das betreffende System zu integrieren. <br><br> Die Dissertation richtet sich insbesondere an Personen, die vor der Aufgabe der Integration virtueller Maschinen in bestehende Systeme stehen und zielt darauf ab, solche für die Entscheidung über Integrationsfragen wichtigen Zusammenhänge klar darzustellen. <br><br> Typischerweise treten bei der Integration einer virtuellen Maschine in ein System eine Reihe unterschiedlicher Problemstellungen auf. Da diese Problemstellungen oft eng miteinander verzahnt sind, ist eine isolierte Betrachtung meist nicht sinnvoll. Daher werden die Problemstellungen anhand eines zentral gewählten, sehr umfangreichen Beispiels aus der industriellen Praxis eingeführt. Dieses Beispiel hat die Integration der "Java Virtual Machine" in den SAP R/3 Application Server zum Gegenstand. Im Anschluss an dieses Praxisbeispiel wird die Diskussion der Integrationsproblematik unter Bezug auf eine Auswahl weiterer, in der Literatur beschriebener Integrationsbeispiele vertieft. <br><br> Das Hauptproblem bei der Behandlung der Integrationsproblematik bestand darin, dass die vorgefundenen Beschreibungen, der als Beispiel herangezogenen Systeme, nur bedingt als Basis für die Auseinandersetzung mit der Integrationsproblematik geeignet waren. Zur Schaffung einer verwertbaren Diskussionsgrundlage war es daher erforderlich, eine homogene, durchgängige Modellierung dieser Systeme vorzunehmen. Die Modellierung der Systeme erfolgte dabei unter Verwendung der "Fundamental Modeling Concepts (FMC)". Die erstellten Modelle sowie die auf Basis dieser Modelle durchgeführte Gegenüberstellung der unterschiedlichen Ansätze zur LÖsung typischer Integrationsprobleme bilden den Hauptbeitrag der Dissertation. <br><br> Im Zusammenhang mit der Integration virtueller Maschinen in bestehende Systeme besteht häufig der Bedarf, zeitgleich mehrere "Programme" durch die integrierte virtuelle Maschine ausführen zu lassen. Angesichts der Konstruktionsmerkmale vieler heute verbreiteter virtueller Maschinen stellt die Realisierung eines "betriebsmittelschonenden Mehrprogrammbetriebs" eine große Herausforderung dar. Die Darstellung des Spektrums an Maßnahmen zur Realisierung eines "betriebsmittelschonenden Mehrprogrammbetriebs" bildet einen zweiten wesentlichen Beitrag der Dissertation. / Modern software systems are complex entities which are frequently linked to other technical and economic systems. For the manufacturers of such systems it often represents a big challenge to fulfill the demanding requirements concerning the adaptability of such systems. One possible way to meet the demands is to integrate a virtual machine into the system concerned. <br><br> This thesis is primarily intended to be used by persons who intend to integrate a virtual machine into an existing system. The primary goal is to pinpoint those dependencies which are important for decisions about integration questions. <br><br> The integration of a virtual machine into an existing system is typically accompanied by many different problems. Since these problems are often closely interconnected, it often makes no sense to treat them individually. Therefore, the problems are introduced along with an adequately chosen, complex real life example. This example deals with the integration of the "Java Virtual Machine" into the "SAP R/3" application server. Following this practical example, the discussion of integration problems is deepened by presenting an assortment of additional examples taken from the literature. <br><br> The main problem encountered during the treatment of the integration process was caused by inadequate and incomparable descriptions of the samples used. The existing descriptions were therefore unsuitable as a basis of discussion for the integration topic. For a useful discussion, it was necessary to prepare a uniform and sound modeling of these systems. This was done by adopting the "Fundamental Modeling Concepts (FMC)" technique. The created models as well as the comparison of the different approaches that can be used to solve typical integration problems form the main contribution of the thesis. <br><br> The integration of virtual machines into existing systems is frequently accompanied by the requirement to have the integrated virtual machine process several "programs" simultaneously. In view of the design features of many common virtual machines, the realization of a virtual machine integration that allows the integrated virtual machine to be operated in "multiprogram" mode is still challenging. The most challenging task in this context is the problem of keeping the resource usage of the system at a tolerable level. A comparison of measures that can be taken to reduce the resource usage of an integrated virtual machine that can be operated in "multiprogram" mode forms a second essential contribution of the thesis.

The power and force density of electric motors becomes higher and higher and it is very important to design most optimal machines. Conventional methods don‘t reach this aim in any case. A new approach is presented combining Evolutionary Strategies and Finite Element Analysis to obtain reliable results. / Die Anforderungen an elektrische Antriebe sind sehr hoch. Nur optimal konstruierte Maschinen können ihnen genügen. Es wird ein Instrumentarium vorgestellt, welches eine rechnergestützte automatische Optimierung des magnetischen Kreises der elektrischen Maschine gestattet. Als Modellierungsgrundlage wird die Finite-Elemente-Methode verwendet. Die Optimierung erfolgt mit der Evolutionsstrategie. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes der FEM wird insbesondere darauf eingegangen, ein Modell zu schaffen, dass möglichst viel Information bei hoher Genauigkeit und geringstem numerischen Aufwand liefert. Entsprechende Möglichkeiten der Simulation magnetischer und thermischer Felder mit der FEM werden besprochen. Außerdem wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Ermittlung der magnetischen Verluste ohne transienter Feldberechnungen erlaubt. Die Modellierung wird speziell am Beispiel eines hochpoligen permanenterregten Synchronmotors in Außenläuferbauweise erläutert. Die Ergebnisse der Simulation werden mit Messungen verglichen. Weiterhin werden die Ergebnisse verschiedener konkreter Optimierungsläufe vorgestellt.

Die Forschungsprofillinie 5 “Kommunikation, Medien, Technik” entstand im Jahr 2005 aus der ursprünglichen Profillinie “Medien, Kommunikation und Informationstechnologien”. Sie zeigt heute eine deutlich stärkere Vernetzung über die verschiedenen Fakultäten hinweg, als das die bisherige Ausrichtung des Profils leisten konnte. Der wesentliche Unterschied zu den anderen Forschungsprofillinien der Technischen Universität Chemnitz besteht darin, dass hier der Mensch als der Nutzer technischer Systeme im Zentrum steht. Dies bedeutet jedoch nicht, dass vor allem sozial-, verhaltens- und kulturwissenschaftlich orientierte Professuren die Forschungsprofillinie tragen. Ganz im Gegenteil ist gerade in diesem Themenbereich eine enge Kooperation von naturwissenschaftlichen und technischen Disziplinen auf der einen Seite und sozialwissenschaftlichen Fächern auf der anderen Seite gefordert.