Netzwerke, insbesondere für organisationsübergreifende Innovationsaktivitäten, gewinnen weiter an Bedeutung. Zunehmend kann auch ein Wettbewerb der Netzwerke und Allianzen attestiert werden. Innovationsfähigkeit kann hierbei zum wichtigen Wettbewerbsvorteil werden. Diese Studie gibt Aufschluss über wesentliche Treiber von Innovationsleistung in Netzwerken. Innovationen werden dabei zum einen als marktbezogene Produkt -und Dienstleistungsneuheiten, zum anderen i.S.v. netzwerkinternen neuen Maßnahmen und Prozessen verstanden. Hierzu wurden 757 Manager/Koordinatoren innovationsorientierter Netzwerke angeschrieben. Auf Basis der gewonnenen Daten wird die Wirkung von Innovationsstrategien, Innovationskultur, Wissensaustausch, Kospezialisierung, Führungsstil und Reflexivität auf die Innovationsleistung von Netzwerken aufgezeigt. Die vorliegende Studie ist Teil eines umfangreichen empirischen Forschungsprojekts mit Förderung aus Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) und des Europäischen Sozialfonds im Förderschwerpunkt "Innovationsstrategien jenseits traditionellen Managements"

Spatial and topological features of urban road networks have been observed variously in the past. No previous study, however, has investigated and compared an extensive data set from cities all over the world regarding their network properties. In this work, re-spectively 20 large cities from 5 continents and Germany are analyzed. In the process, node degree, link length, shortest paths, detour index as well as measures for rectangu-larity are used to characterize and to differentiate the networks. While most networks properties are quite diverse from continent to continent, the detour index as a measure of efficiency shows remarkable similarities and homogeneity over all regions, independ-ent of their spatial network structure. It is shown that in some cities this efficiency is mainly sustained by a subnetwork of major roads, while in others it relies on a balance between minor and major roads. Rectangularity in all regions is shown to be predomi-nant in the structure of minor road subnetworks, while it is shown that this feature is not trivially connected to the node degree.:Table of Contents List of Figures V List of Tables VI Chapter 1 Introduction 1 Chapter 2 Preliminaries 4 2.1 Complex Networks 4 2.2 Network Characteristics 5 2.2.1 Node Degree 5 2.2.2 Link Length 6 2.2.3 Shortest Path Length 7 2.2.4 Detour Index 7 2.2.5 Rectangularity 8 2.3 Data 11 2.3.1 Data Source and Analyzed Cities 11 2.3.2 Data Structure 12 2.3.3 Data Quality 14 2.4 Data Preprocessing 15 2.4.1 Removal of Dead Ends 16 2.4.2 Removal of Transient Nodes 17 2.4.3 Merging of Multi-Node Intersections and Roads with Separated Lanes 17 2.5 Network Modifications 20 Chapter 3 Results and Discussion 23 3.1 Unmodified Networks 23 3.1.1 Node Degree 23 3.1.2 Link Length 25 3.1.3 Network Efficiency 28 3.1.4 Rectangularity 30 3.2 Modified Networks and Comparison to Unmodified Networks 36 3.2.1 Node Degree 37 3.2.2 Link Length 39 3.2.3 Network Efficiency 41 3.2.4 Rectangularity 46 Chapter 4 Conclusion and Outlook 49 References 51 Appendix A Detailed Results of Unmodified Networks 55 Appendix A.1 Europe 55 Appendix A.2 Anglo America 56 Appendix A.3 Latin America 57 Appendix A.4 Asia 58 Appendix A.5 Africa 59 Appendix A.6 Germany 60 Appendix B Corrupted Networks due to Merging of Intersections with Radius 50 m 61 Appendix C Modification 2 62 Appendix D Spatial Distributions of Network Measures 63 Appendix D.1 Node Degree 63 Appendix D.2 Link Length 64 Appendix D.3 Detour Index 65 Appendix D.4 Rectangularity 66 Appendix E Detailed results of modified networks 67 Appendix E.1 Europe 67 Appendix E.2 Anglo America 68 Appendix E.3 Latin America 69 Appendix E.4 Asia 70 Appendix E.5 Africa 71 Appendix E.6 Germany 72 / Räumliche und topografische Eigenschaften urbaner Straßennetzwerke sind in der Ver-gangenheit vielfältig untersucht wurden. Keine der bisherigen Studien hat jedoch eine umfassende Anzahl weltweiter Städte auf ihre Netzwerkeigenschaften untersucht. In dieser Arbeit werden jeweils 20 Großstädte aus 5 Kontinenten analysiert. Knotengrad, Kantenlängen, kürzeste Pfade, Detour Index sowie die Rechtwinkligkeit werden schritt-weise untersucht, um die Netzwerke zu charakterisieren und voneinander zu differen-zieren. Während die meisten Netzwerkmaße große Unterscheide von Kontinent zu Kon-tinent aufweisen, lassen sich beim Detour Index, welcher ein Maß für die Effizienz im Netzwerk dient, bemerkenswerte Gemeinsamkeiten in allen Regionen unabhängig von der räumlichen Netzwerkstruktur feststellen. Es wird gezeigt, dass die Effizienz in eini-gen Städten hauptsächlich durch ein Teilnetz von Hauptstraßen getragen wird, während sie anderswo auf einer Balance zwischen Haupt- und Nebenstraßen beruht. Vor allem in der Struktur von Nebenstraßennetzwerken kann Rechtwinkligkeit festgestellt werden, während gleichzeitig wird, dass letztere in keinem trivialen Zusammenhang mit dem Knotengrad steht.:Table of Contents List of Figures V List of Tables VI Chapter 1 Introduction 1 Chapter 2 Preliminaries 4 2.1 Complex Networks 4 2.2 Network Characteristics 5 2.2.1 Node Degree 5 2.2.2 Link Length 6 2.2.3 Shortest Path Length 7 2.2.4 Detour Index 7 2.2.5 Rectangularity 8 2.3 Data 11 2.3.1 Data Source and Analyzed Cities 11 2.3.2 Data Structure 12 2.3.3 Data Quality 14 2.4 Data Preprocessing 15 2.4.1 Removal of Dead Ends 16 2.4.2 Removal of Transient Nodes 17 2.4.3 Merging of Multi-Node Intersections and Roads with Separated Lanes 17 2.5 Network Modifications 20 Chapter 3 Results and Discussion 23 3.1 Unmodified Networks 23 3.1.1 Node Degree 23 3.1.2 Link Length 25 3.1.3 Network Efficiency 28 3.1.4 Rectangularity 30 3.2 Modified Networks and Comparison to Unmodified Networks 36 3.2.1 Node Degree 37 3.2.2 Link Length 39 3.2.3 Network Efficiency 41 3.2.4 Rectangularity 46 Chapter 4 Conclusion and Outlook 49 References 51 Appendix A Detailed Results of Unmodified Networks 55 Appendix A.1 Europe 55 Appendix A.2 Anglo America 56 Appendix A.3 Latin America 57 Appendix A.4 Asia 58 Appendix A.5 Africa 59 Appendix A.6 Germany 60 Appendix B Corrupted Networks due to Merging of Intersections with Radius 50 m 61 Appendix C Modification 2 62 Appendix D Spatial Distributions of Network Measures 63 Appendix D.1 Node Degree 63 Appendix D.2 Link Length 64 Appendix D.3 Detour Index 65 Appendix D.4 Rectangularity 66 Appendix E Detailed results of modified networks 67 Appendix E.1 Europe 67 Appendix E.2 Anglo America 68 Appendix E.3 Latin America 69 Appendix E.4 Asia 70 Appendix E.5 Africa 71 Appendix E.6 Germany 72

Durch die Anwendung der Theorie Komplexer Netzwerke auf die Topologie komplexer Materialflusssysteme (MFS), im Speziellen auf Gepäckförderanlagen (GFA) in Flughäfen, wurden Erkenntnisse für die Generierung und Optimierung der Layouts gewonnen. Zunächst wird die einfache Anwendbarkeit von Netzwerkanalysemethoden auf komplexe MFS gezeigt. Dadurch können generische Eigenschaften der Systeme untersucht werden, die mit anderen Methoden nicht zugänglich sind. Des Weiteren wird dargelegt, dass alle untersuchten GFA ähnliche Charakteristiken aufweisen, was zukünftig für die Generierung der Topologien genutzt werden kann. Durch diese Analysemethodik werden wichtige Einblicke in Materialflüsse in GFA ohne aufwändige Simulationen möglich. Bereits einfache Analysen lassen neue Schlüsse auf Eigenschaften wie die Robustheit und Leistung eines MFS zu. Die Algorithmen sind leicht in der frühen Planungsphase einsetzbar und versprechen ein ausgereifteres System, welches in späteren (Simulations-) Phasen mit geringeren Änderungen auskommt.

Soziale Netzwerke, wie Facebook, dienen im Kampf gegen Naturkatastrophen als wichtige Kommunikationskanäle. Neben der Mobilisierung und Koordination freiwilliger Helfer konnte Facebook beim Elbehochwasser 2013, im Vergleich zu konventionellen Medien und Kommunikationskanälen, zu einer höheren Aktualität von Informationen, sowie einer breiteren Informationsreichweite beitragen. Allerdings führte die Kommunikation über Facebook auch zu Ordnungsproblemen an einzelnen, vom Hochwasser betroffenen Standorten. [... aus dem Text]

Nowadays, a detailed examination of the structure and development of music education in Styria after 1945 seems absolutely necessary, considering an overall lack of research on that topic and a predominant thematization of Vienna. The composer, music pedagogue and cultural politician Erich Marckhl played a pivotal role in music education before and after 1945. His network reached far beyond Styria. This article shall illustrate the development and interaction of all institutions connected to music education after 1945.the reorganization of the music school system, the reopening of the State Conservatory and its transformation into the Academy of Music and Performing Arts.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung kurzfaserverstärkter Kunststoffe und der draus folgenden Berechnung effektiver Compositeeigenschaften. Die grundlegen-de Idee für alle Untersuchungen in dieser Arbeit ist, dass eine gesteigerte Information auf Mikrostrukturebene zu einer besseren Vorhersage der effektiven Compositeeigenschaften führt. Welche Informationen und wie sie genutzt und verarbeitet werden, wird in dieser Arbeit eingehend analysiert und bewertet. Insbesondere steht dabei die Information über die Faserorientierung im Vordergrund der durchgeführten Untersuchungen. Darüber hinaus werden weitere Informationen über die Mikrostruktur hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die effektiven Compositeeigenschaften untersucht. Hierzu werden zahlreiche mögliche Mikrostrukturen als Repräsentative Volumen Elemente mit veränderlichen Modellierungsparametern mit der Finite-Elemente Methode analysiert. Weiter wird in dieser Arbeit ein neuronales Netz auf Basis einer Datengrundlage von RVEs erarbeitet und vorgestellt. Hierzu werden RVEs mit zufällig gewählten Inputparametern erstellt und ausgewertet. Die RVEs unterscheiden sich dabei durch ihre Faserorientierung, Faser-länge, Faservolumenanteil und durch die verwendeten Eigenschaften der Matrix. Es wird eindeutig gezeigt, dass das neuronale Netz im Mittel die Ergebnisse der RVEs besser approximieren kann als eine zweistufige Homogenisierung auf Basis der Methode von Mori-Tanaka. Der Zielkonflikt zwischen genauerer Modellierung und schnellerer Berechnungen auf der Bauteilebene kann mit dem vorgestellten Vorgehen deutlich entschärft werden.

In vielen Anwendungsgebieten der Lasermesstechnik kann eine adaptive örtliche und zeitliche Lichtfeldformung völlig neue Perspektiven eröffnen. In der Optogenetik sind beispielsweise sowohl schnell in drei Dimensionen adressierbare Einzelpunkte mit einem maximalen Durchmesser von 10 μm für die Stimulation einzelner Zellen als auch komplexe Muster für die Aktivierung oder Inhibierung ganzer Zellgruppen notwendig, um fortgeschrittene Analysen neuronaler Netzwerke durchzuführen. Computergenerierte Hologramme (CGH) sind durch die vielseitigen Möglichkeiten der Amplituden- und Phasenmodulation für die Mustererzeugung am besten geeignet. Zur Darstellung von CGH weit verbreitete Flüssigkristall-Flächenlichtmodulatoren besitzen oft eine Megapixelauflösung aber eine Bildrate von nur wenigen Hertz. Durch Innovationen im Consumer-Bereich stehen mit mikroelektromechanischen Scannerspiegeln und ferroelektrischen binären Phasenmodulatoren neuartige Bauelemente zur Verfügung, die gleichzeitig hohe Orts- und Zeitauflösung vereinen. Aufbauend auf solchen Geräten mit 250 Hz bzw. 1,7 kHz Bildrate wurden in dieser Arbeit computergestützte adaptive optische Systeme für den Bereich des lasergenerierten Ultraschalls sowie für die Optogenetik entwickelt und angewendet. Anhand von Computersimulationen wurden Methoden zur schnellen Erzeugung binärer Phasenhologramme verglichen. Für Fresnelhologramme führt eine Fehlerdiffusionsmethode zu rekonstruierten Bildern ähnlicher der gewünschten Intensitätsverteilung und ist dabei mehr als 10× schneller als die zweitbeste Methode, welche auf dem Gerchberg-Saxton-Algorithmus beruht. Im Bereich des lasergenerierten Ultraschalls konnten durch einen mikroelektromechanischen Senkspiegel-Modulator ringförmige Beleuchtungsmuster unterschiedlichen Durchmessers generiert werden, die eine Fokussierung von Scherwellen in verschiedenen Tiefen in einem Aluminiumwerkstück bewirkten. So können potenziell Materialeigenschaften kontaktfrei mit hoher Bandbreite erfasst werden. Für die optogenetische Netzwerkanalyse wurden zwei Systeme zur zellulären und subzellulären dreidimensionalen Stimulation und Inhibierung entwickelt. Durch ein iteratives Korrekturverfahren mit Zernike-Polynomen konnte durch die Korrektur systeminhärenter Aberrationen eine nahezu beugungsbegrenzte laterale Ortsauflösung erreicht werden. Abschließend wurde die zeitliche Entwicklung der Konnektivität neuronaler Netze mit diesen Systemen beobachtet. Durch die gezielte Einzelzellstimulation konnten dabei allein mit elektrischer Stimulation nicht sichtbare Effekte wie distanzabhängige Signalgeschwindigkeiten und Verknüpfungen zwischen nicht anhand elektrischer Signale erfassbaren Neuronen beobachtet werden. Dies eröffnet neue Wege z.B. für pharmakologische Untersuchungen und die Analyse neurodegenerativer Krankheiten.:Abkürzungsverzeichnis V Symbolverzeichnis VII Abbildungsverzeichnis XI Tabellenverzeichnis XV 1 Motivation/Einleitung 1 2 Grundlagen der Strahlformung 5 2.1 Physikalisch-mathematische Grundlagen 5 2.1.1 Von den Maxwellgleichungen zur Helmholtzgleichung 5 2.1.2 Die Winkelspektrumsmethode zur Beschreibung der Lichtausbreitung 6 2.1.3 Phasen-Beschreibung einer Linse 8 2.1.4 Zernike-Polynome 10 2.2 Computergenerierte Hologramme 10 2.2.1 Direkte Berechnung 11 2.2.2 Fourier- und Fresnelhologramme 12 2.2.3 Simulated Annealing 16 2.2.4 Phase retrieval mittels Gerchberg-Saxton-Algorithmus 19 3 Binäre Phasenhologramme 21 3.1 Gerchberg-Saxton 23 3.2 Thresholding 23 3.3 Error Diffusion 24 3.4 Methodenvergleich - Fresnelhologramme 28 3.5 Methodenvergleich - Fourierhologramme 31 3.6 Zusammenfassung 33 4 Anwendung I: Laserultraschall 35 4.1 Einleitung 35 4.2 Problemstellung 35 4.3 Strahlformung beliebiger Wellenfronten mit Phase Retrieval 37 4.4 Versuchsaufbau 40 4.5 Durchgeführte Messungen 42 4.6 Zusammenfassung 45 5 Anwendung II: Optogenetik 47 5.1 Problemstellung und Stand der Technik 47 5.2 Versuchsaufbau für Fresnelhologramme 53 5.2.1 Versuchsaufbau für die Verwendung von Fresnelhologrammen 53 5.2.2 Ferroelektrischer binärer räumlicher Phasenmodulator 54 5.2.3 Berechnung computergenerierter Fresnelhologramme 56 5.2.4 Verwendete Zellkultur 57 5.2.5 Minimale Ortsauflösung 58 5.2.6 Framerate des Modulators 60 5.2.7 Erzeugung mehrerer Fokusse 61 5.2.8 Beispielhafte Einzelzellstimulation 63 5.3 Versuchsaufbau für die Verwendung von Fourierhologrammen 65 5.3.1 Experimenteller Aufbau 66 5.3.2 Abschätzung der Ortsauflösung 68 5.3.3 Erzeugung von Lichtmustern und Aberrationskorrektur 69 5.3.4 Erzeugung mehrerer Fokusse 72 5.3.5 Testmessungen mit Fluoreszenzpartikeln in 2d/3d 73 5.3.6 Zusammenfassung 77 5.4 Untersuchung der Konnektivität neuronaler Netze 78 5.4.1 Zellkultur 80 5.4.2 Lokalisierung einzelner Neuronen 80 5.4.3 Experimentelles Vorgehen 81 5.4.4 Ergänzungen zum holographischen Stimulationsaufbau 83 5.4.5 Spike-Sorting 84 5.4.6 Vergleich von Aktivitätsprofilen von Weitfeld- und holographischer Stimulation 85 5.4.7 Peri-Event-Raster und -Zeithistogramme 86 5.4.8 Post-Stimulus-Zeit-Histogramm (PSTH) der holographischen Stimulation 86 5.4.9 Entfernungsabhängige Reaktionen der Neuronen auf holographische Stimulation 86 5.4.10 Funktionellen Konnektivität der Spontanaktivität (Baseline) 87 5.4.11 Kartierung funktioneller Konnektivität durch Einzelzellstimulation 88 5.4.12 Holographische Einzelzellstimulation 90 5.4.13 Zeitliche Dynamik der Konnektivität 95 5.4.14 Diskussion 99 5.4.15 Zusammenfassung 101 6 Zusammenfassung 103 Literaturverzeichnis 107 / In many application areas of laser measurement technology, adaptive local and temporal light field shaping can open up completely new perspectives. In optogenetics, for example, single foci with a maximum diameter of 10 μm, addressable in three dimensions, as well as complex light patterns are necessary for the the activation or inhibition of single cells or whole cell groups, respectively, to perform in-depth analyses of neuronal networks. Computer-generated holograms (CGH) are best suited for this purpose due to their versatile possibilities of amplitude and phase modulation. To display these, fast spatial light modulators (SLM) with a large number of pixels are required. Widely used liquid crystal SLMs, however, often have a megapixel resolution but a frame rate of only a few Hertz. Due to innovations in the consumer sector, microelectromechanical scanner mirrors and ferroelectric binary phase modulators are available, which offer high spatial and temporal resolution at the same time. Building on such devices with 250 Hz and 1.7 kHz frame rate, respectively, this work presents the development and application of computer-aided adaptive optical systems for laser-generated ultrasound and optogenetics. Based on computer simulations, methods for the fast generation of binary phase holograms were compared. For Fresnel holograms, an error diffusion method led to reconstructed images with highest similarity to the desired intensity distributions and was more than 10× faster than the second best method, which was based on the Gerchberg-Saxton algorithm. In the field of laser-generated ultrasound, a microelectromechanical modulator was used to generate ring-shaped illumination patterns of different diameters, which allow a focussing of shear waves in varying depths in an aluminium workpiece. This way, material properties can potentially be detected without contact and with a high bandwidth. For optogenetic network analysis, two systems for cellular and subcellular three-dimensional stimulation and inhibition were developed. Using ferroelectric liquid crystal modulators, frame rates up to the kilohertz range can be achieved. An iterative correction procedure with Zernike polynomials was able to correct system-inherent aberrations to achieve almost diffraction-limited lateral spatial resolution. Applying these systems, the temporal evolution of neural network connectivity was observed. Through targeted single-cell stimulation, effects not visible with electrical stimulation alone, such as distance-dependent signal velocities and connections between neurons undetectable by electrical recording, were observed. This opens up new ways for pharmacological investigations and the analysis of neurodegenerative diseases.:Abkürzungsverzeichnis V Symbolverzeichnis VII Abbildungsverzeichnis XI Tabellenverzeichnis XV 1 Motivation/Einleitung 1 2 Grundlagen der Strahlformung 5 2.1 Physikalisch-mathematische Grundlagen 5 2.1.1 Von den Maxwellgleichungen zur Helmholtzgleichung 5 2.1.2 Die Winkelspektrumsmethode zur Beschreibung der Lichtausbreitung 6 2.1.3 Phasen-Beschreibung einer Linse 8 2.1.4 Zernike-Polynome 10 2.2 Computergenerierte Hologramme 10 2.2.1 Direkte Berechnung 11 2.2.2 Fourier- und Fresnelhologramme 12 2.2.3 Simulated Annealing 16 2.2.4 Phase retrieval mittels Gerchberg-Saxton-Algorithmus 19 3 Binäre Phasenhologramme 21 3.1 Gerchberg-Saxton 23 3.2 Thresholding 23 3.3 Error Diffusion 24 3.4 Methodenvergleich - Fresnelhologramme 28 3.5 Methodenvergleich - Fourierhologramme 31 3.6 Zusammenfassung 33 4 Anwendung I: Laserultraschall 35 4.1 Einleitung 35 4.2 Problemstellung 35 4.3 Strahlformung beliebiger Wellenfronten mit Phase Retrieval 37 4.4 Versuchsaufbau 40 4.5 Durchgeführte Messungen 42 4.6 Zusammenfassung 45 5 Anwendung II: Optogenetik 47 5.1 Problemstellung und Stand der Technik 47 5.2 Versuchsaufbau für Fresnelhologramme 53 5.2.1 Versuchsaufbau für die Verwendung von Fresnelhologrammen 53 5.2.2 Ferroelektrischer binärer räumlicher Phasenmodulator 54 5.2.3 Berechnung computergenerierter Fresnelhologramme 56 5.2.4 Verwendete Zellkultur 57 5.2.5 Minimale Ortsauflösung 58 5.2.6 Framerate des Modulators 60 5.2.7 Erzeugung mehrerer Fokusse 61 5.2.8 Beispielhafte Einzelzellstimulation 63 5.3 Versuchsaufbau für die Verwendung von Fourierhologrammen 65 5.3.1 Experimenteller Aufbau 66 5.3.2 Abschätzung der Ortsauflösung 68 5.3.3 Erzeugung von Lichtmustern und Aberrationskorrektur 69 5.3.4 Erzeugung mehrerer Fokusse 72 5.3.5 Testmessungen mit Fluoreszenzpartikeln in 2d/3d 73 5.3.6 Zusammenfassung 77 5.4 Untersuchung der Konnektivität neuronaler Netze 78 5.4.1 Zellkultur 80 5.4.2 Lokalisierung einzelner Neuronen 80 5.4.3 Experimentelles Vorgehen 81 5.4.4 Ergänzungen zum holographischen Stimulationsaufbau 83 5.4.5 Spike-Sorting 84 5.4.6 Vergleich von Aktivitätsprofilen von Weitfeld- und holographischer Stimulation 85 5.4.7 Peri-Event-Raster und -Zeithistogramme 86 5.4.8 Post-Stimulus-Zeit-Histogramm (PSTH) der holographischen Stimulation 86 5.4.9 Entfernungsabhängige Reaktionen der Neuronen auf holographische Stimulation 86 5.4.10 Funktionellen Konnektivität der Spontanaktivität (Baseline) 87 5.4.11 Kartierung funktioneller Konnektivität durch Einzelzellstimulation 88 5.4.12 Holographische Einzelzellstimulation 90 5.4.13 Zeitliche Dynamik der Konnektivität 95 5.4.14 Diskussion 99 5.4.15 Zusammenfassung 101 6 Zusammenfassung 103 Literaturverzeichnis 107

In this paper, we explore how ontological knowledge expressed via existential rules can be combined with possibilistic networks (i) to represent qualitative preferences along with domain knowledge, and (ii) to realize preference-based answering of conjunctive queries (CQs). We call these combinations ontological possibilistic networks (OP-nets). We define skyline and k-rank answers to CQs under preferences and provide complexity (including data tractability) results for deciding consistency and CQ skyline membership for OP-nets. We show that our formalism has a lower complexity than a similar existing formalism.

Konsens ist entscheidend für viele Aspekte unseres täglichen Lebens. Von der Sprache über soziale Normen bis hin zu den Regeln eines einfachen Kartenspiels ist breite Übereinstimmung erforderlich, um den jeweiligen Zweck zu erfüllen. Auch die Meinungen zu den zentralen Themen unserer Zeit sollten so weit übereinstimmen, dass wichtige Herausforderungen gemeinsam in Angriff genommen werden können. Dies ist jedoch häufig nicht der Fall. Sowohl politische Meinungen als auch Einstellungen zu ethischen Fragen sind oft tief gespalten. Die Ursprünge einer solchen Meinungspolarisierung haben die Soziologie lange Zeit vor ein Rätsel gestellt, da soziale Einflüsse uns oft näher zusammenzubringen scheinen. Was müssen wir also annehmen, um Meinungsspaltungen zu erklären? Wann wird ein Konsens gebildet? Und welche Rolle könnte die gestiegene Kommunikation zwischen Menschen bei diesen Prozessen spielen? In dieser Arbeit werden wir uns solchen Fragen mit Hilfe mathematischer Modellierung und der Analyse sozialer Daten nähern. Im Speziellen soll dazu beigetragen werden, die Lücke zwischen mikroskopischen Annahmen über den sozialen Einfluss und der Bildung von makroskopischen Meinungszuständen in sozialen Netzwerken zu schließen. / Consensus is key for many aspects of our daily lives. Concepts ranging from language, to social norms, to the rules of a simple card game require population-scale agreement to fulfil their function. People's opinions on major issues of our time should also be reasonably consistent such that important challenges can be tackled collectively. However, this is often not the case. Political opinions as well as the attitudes towards ethical issues are often deeply divided. The origins of such opinion polarization have puzzled sociology for a long time, as social influence often seems to bring us closer together. Hence, what do we have to assume in order to explain opinion cleavages? When will consensus be formed? And what might be the role of increased communication among people in these processes? In this thesis, we tackle such questions by means of mathematical modeling and the analysis of social data. More specifically, we aim to contribute to bridging the gap between microscopic assumptions about social influence and the formation of macroscopic opinion states in social networks.

Menschliche Systeme werden seit einiger Zeit modelliert und analysiert auf der Basis der Theorie komplexer Netzwerke. Dies erlaubt es quantitativ zu untersuchen, welche strukturellen und zeitlichen Merkmale eines Systems Ausbreitungsprozesse beeinflussen, z.B. von Informationen oder von Infektionskrankheiten. Im ersten Teil der Arbeit wird untersucht, wie eine modular-hierarchische Struktur von statischen Netzwerken eine schnelle Verbreitung von Signalen ermöglicht. Es werden neue Heuristiken entwickelt um die Random-Walk-Observablen “First Passage Time” und “Cover Time” auf lokal geclusterten Netzwerken zu ermitteln. Vergleiche mit der Approximation eines gemittelten Mediums zeigen, dass das Auftreten der beobachteten Minima der Observablen ein reiner Netzwerkeffekt ist. Es wird weiterhin dargelegt, dass nicht alle modular-hierarchischen Netzwerkmodelle dieses Phänomen aufweisen. Im zweiten Teil werden zeitlich veränderliche face-to-face Kontaktnetzwerke auf ihre Anfälligkeit für Infektionskrankheiten untersucht. Mehrere Studien belegen, dass Menschen vornehmlich Zeit in Isolation oder kleinen, stark verbundenen Gruppen verbringen, und dass ihre Kontaktaktivität einem zirkadianen Rhythmus folgt. Inwieweit diese beiden Merkmale die Ausbreitung von Krankheiten beeinflussen, ist noch unklar. Basierend auf einem neuen Modell wird erstmals gezeigt, dass zirkadian variierende Netzwerke Trajektorien folgen in einem Zustandsraum mit einer strukturellen und einer zeitlichen Dimension. Weiterhin wird dargelegt, dass mit zunehmender Annäherung der zeitlichen Dimension von System und Krankheit die systemische Infektionsanfälligkeit sinkt. Dies steht in direktem Widerspruch zu Ergebnissen anderer Studien, die eine zunehmende Anfälligkeit vorhersagen, eine Diskrepanz, die auf die Ungültigkeit einer weit verbreiteten Approximation zurückzuführen ist. Die hier vorgestellten Ergebnisse implizieren, dass auf dem Gebiet die Entwicklung neuer theoretischer Methoden notwendig ist. / Human systems have been modeled and analyzed on the basis of complex networks theory in recent time. This abstraction allows for thorough quantitative analyses to investigate which structural and temporal features of a system influence the evolution of spreading processes, such as the passage of information or of infectious diseases. The first part of this work investigates how the ubiquitous modular hierarchical structure of static real-world networks allows for fast delivery of messages. New heuristics are developed to evaluate random walk mean first passage times and cover times on locally clustered networks. A comparison to average medium approximations shows that the emergence of these minima are pure network phenomena. It is further found that not all modular hierarchical network models provide optimal message delivery structure. In the second part, temporally varying face-to-face contact networks are investigated for their susceptibility to infection. Several studies have shown that people tend to spend time in small, densely-connected groups or in isolation, and that their connection behavior follows a circadian rhythm. To what extent both of these features influence the spread of diseases is as yet unclear. Therefore, a new temporal network model is devised here. Based on this model, circadially varying networks can for the first time be interpreted as following trajectories through a newly defined systemic state space. It is further revealed that in many temporally varying networks the system becomes less susceptible to infection when the time-scale of the disease approaches the time-scale of the network variation. This is in direct conflict with findings of other studies that predict increasing susceptibility of temporal networks, a discrepancy which is attributed to the invalidity of a widely applied approximation. The results presented here imply that new theoretical advances are necessary to study the spread of diseases in temporally varying networks.