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Seit Mitte der 1970er Jahre engagiert sich das Land Nordrhein-Westfalen, in Folge des sozial/ökologischen Wertewandels der 1960er und 1970er Jahre, in der Radverkehrsförderung. Damals wie heute ist die systematische Realisierung von Radverkehrsnetzen, die durchgängig mit einem Leitsystem gekennzeichnet werden, ein zentrales Landesziel. Hierzu entwickelte das Land NRW unterschiedliche Strategien: Ende der 1970er Jahre wurde landesweit ein touristisches Netz erarbeitet, das jedoch seitens der Kommunen nur wenig Akzeptanz fand. Anschließend führte das Land NRW mit zwei Modellvorhaben den Nachweis, dass zur Förderung des Radverkehrs eine systematische Zielnetzplanung verbunden mit einer Kennzeichnung des Netzes mittels Leitsystem zielführend ist. Doch auch dies fand seitens der Kommunen nur wenig Nachahmer. Daher leitete das Land NRW einen weiteren Strategiewechsel von der Bottom-up-Strategie zur Top-down-Strategie ein: 1995 wurde im Koalitionsvertrag der Landesregierung die Realsierung des Radverkehrsnetz Nordrhein-Westfalen (RVN NRW) politisch beschlossen. Landesweit sollte ein Radverkehrsnetz geplant und anschließend mit einem Leitsystem vor Ort gekennzeichnet werden. Das RVN NRW wurde zwischen 1996 und 2007 unter vollständiger Finanzierung des Landes NRW in enger Abstimmung mit den 427 Kommunen und ca. 2.000 Projektpartnern erfolgreich umgesetzt. Es hat eine Länge von 14.155 km. Heute wird das RVN NRW durch viele Kommunen weiter lokal verdichtet. Bereits im Rahmen der Projektkonzeption waren auf Grundlage des RVN NRW umfangreiche Synergien vorgesehen, indem u. a. der Radroutenplaner NRW entwickelt wurde. Dieser wird mittels Internet/Smartphone kommuniziert und enthält sowohl alle Informationen zur Planung der Strecke vor der Fahrt, als auch zur Wegefindung während der Fahrt. Mit diesem innovativen Projekt wurden zahlreiche Mehrwerte und Synergien erzielt, indem z. B. radtouristischen Netze neu geordnet, ein landeseinheitliches Qualitätsmanagement zur Pflege entwickelt, ein Repertoire zur Sicherung des Radverkehrs außerorts geschaffen und insbesondere die Verkehrsmittel des Umweltverbunds sowohl in den Netzen (Hardware) als auch in der Informationsvermittlung (Software) miteinander verknüpft wurden. Unter Berücksichtigung der ökologischen, energetischen, demographischen und volkswirtschaftlichen Anforderungen an die Mobilität der Zukunft, muss ein nachhaltiges selbsterklärendes multimodales Mobilitätssystem mit dem Rückgrat Öffentlicher Verkehr entwickelt werden. Mit der Realisierung des RVN NRW hat das Land NRW bereits eine wesentliche Komponente fertiggestellt. Um die Systemvorteile der jeweiligen Verkehrsarten optimal nutzen zu können, sind umfangreiche weitere Maßnahmen erforderlich, die wiederum einer Landesinitiative bedürfen. Das mit der Konzeption des RVN NRW erfolgreich praktizierte Umsetzungsverfahren lässt sich auf eine Vielzahl von weiteren Zukunftsaufgaben übertragen. Allgemeingültige Handlungsempfehlungen zeigen den Weg auf, wie auch diese Visionen in die Realität übergeleitet werden können.
The contribution of three genes (C15orf53, OXTR and MLC1) to the etiology of chromosome 15-bound schizophrenia (SCZD10), bipolar disorder (BD) and autism spectrum disorder (ASD) were studied. At first, the uncharacterized gene C15orf53 was comprehensively analyzed. Previous genome-wide association studies (GWAS) in bipolar disorder samples have identified an association signal in close vicinity to C15orf53 on chromosome 15q14. This gene is located in exactly the genomic region, which is segregating in our SCZD10 families. An association study with bipolar disorder (BD) and SCZD10 individual samples did not reveal any association of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in C15orf53. Mutational analysis of C15orf53 in SCZD10-affected individuals from seven multiplex families did not show any mutations in the 5'-untranslated region, the coding region and the intron-exon boundaries. Gene expression analysis revealed that C15orf53 was expressed in a subpopulation of leukocytes, but not in human post-mortem limbic brain tissue. Summarizing these studies, C15orf53 is unlikely to be a strong candidate gene for the etiology of BD or SCZD10. The second investigated gene was the human oxytocin receptor gene (OXTR). Five well described SNPs located in the OXTR gene were taken for a transmission-disequilibrium test (TDT) in parents-child trios with ASD-affected children. Neither in the complete sample nor in a subgroup with children that had an intelligence quotient (IQ) above 70, association was found, independent from the application of Haploview or UNPHASED for analysis. The third gene, MLC1, was investigated with regards to its implication in the etiology of SCZD10. Mutations in the MLC1 gene lead to megalencephalic leukoencephalopathy with subcortical cysts (MLC) and one variant coding for the amino acid methionine (Met) instead of leucine (Leu) at position 309 was identified to segregate in a family affected with SCZD10. For further investigation of MLC1 and its possible implication in the etiology of SCZD10, a constitutive Mlc1 knockout mouse model should be created. Mouse embryonic stem cells (mES) were electroporated with a knockout vector construct and analyzed with respect to homologous recombination of the knockout construct with the genomic DNA (gDNA) of the mES. Polymerase chain reaction (PCR) on the available stem cell clones did not reveal any homologous recombined ES. Additionally, we conducted experiments to knockdown MLC1 and using microRNAs. The 3'-untranslated region of the MLC1 gene was analyzed with the bioinformatics tool TargetScan to screen for potential microRNA target sites. In the 3'-untranslated region of the MLC1 gene, a potential binding site for miR-137 was identified. The gene expression level of genes that had been linked to psychiatric disorders and carried a predicated miR-137 binding site has been proven to be immediately responsive to miR-137. Thus, there is new evidence that MLC1 is a candidate gene for the etiology of SCZD10.
Die Dissertation untersucht die Vorstellungen über „kranke Pflanzen“ in der griechisch-römischen Antike. Ziel der Arbeit ist es, diese anhand der Schriftzeugnisse von Homer bis Boethius am Anfang des 6. Jahrhunderts darzustellen. Die Darstellung der Phytomedizin der Antike erfolgt dabei in vier Themenkomplexen: in einem lexikalischen Teil werden die konkreten Schäden und der Umgang mit ihnen aufgezeigt; in der Folge werden deren Stellenwert in wissenschaftlicher, gesellschaftlicher und poetologischer Hinsicht beleuchtet. Kern der Arbeit ist die systematische Darstellung der antiken phytomedizinischen Kenntnisse zu den einzelnen Pflanzenkrankheiten und sonstigen Schadfaktoren sowie eine Darstellung der in der antiken Literatur verankerten Gegenmaßnahmen.
Diese Arbeit betrachtet die formalen, semantischen und pragmatischen Eigenschaften produktiv gebildeter Partikelverben mit präpositionenähnlichen Verbzusätzen. Der empirische Teil basiert auf zahlreichen Belegen für mehr als 2500 Partikelverb-Neubildungen mit "ab-", "an-", "auf-", "aus-" und "ein-", die im Zuge einer exhaustiven Korpusstudie mitsamt ihren Kontexten in einem pressesprachlichen Korpus erhoben wurden. Im Zentrum steht die Untersuchung von mehr als 500 neologistischen Partikelverben mit "an-". Zunächst anhand von formalen Kriterien (vorrangig der Argumentstruktur) in fünf Gruppen sortiert, werden die semantischen und pragmatischen Eigenschaften dieser Gruppen mittels einer Betrachtung der einzelnen Verbvorkommen in ihren authentischen Gebrauchskontexten untersucht. Dabei wird insbesondere eine pragmatische Funktionalisierung der ursprünglichen Richtungssemantik nachvollzogen. Zwei offene Fragen der Partikelverb-Forschung werden in ergänzenden Fallstudien detailliert untersucht. Die erste widmet sich sogenannten "Kontaminationsbildungen" und zeigt, dass diese im Bereich der Partikelverben präzise angebbaren Regularitäten folgen. Die zweite beleuchtet anhand von 99 neologistischen Analogiebildungen zum lexikalisierten Verb "aufwerten" formale und semantisch-pragmatische Aspekte der Bildung von Partikelverben und revidiert damit das problematische Verhältnis von Analogie und Produktivität in der Wortbildungstheorie. Die an den Neubildungen gewonnenen Erkenntnisse werden schließlich auf den Wortschatzausschnitt der etablierten, lexikalisierten Partikelverben abgebildet. Dabei wird gezeigt, wie die Untersuchung produktiver Schemata anhand von Neubildungen zur Entwicklung von Objektivierungsheuristiken führen kann, die auch bei den lexikalisierten Formen die systematisch-regelhaften von den irregulär-idiosynkratischen zu trennen vermögen. Von unmittelbarem praktischem Nutzen ist das beispielsweise für die Sprachdidaktik, wie abschließend erläutert wird.
Der Anstieg der Weltbevölkerung, der Mobilität und des Warenhandels fördert die zunehmende Einschleppung von Biota. Ein Teil dieser gebietsfremden Arten kann sich etablieren, ausbreiten und die heimische Biodiversität gefährden ("invasive Arten"). In Mitteleuropa haben sich mehr als 150 gebietsfremde Populationen der ursprünglich submediterran verbreiteten Mauereidechse (Podarcis muralis) etabliert. Diese verkörpern ein ideales Modellsystem zur Untersuchung der Rolle des geografischen Ursprungs für den Etablierungserfolg, zur Überprüfung genetischer Konsequenzen von biologischen Invasionen sowie zur Untersuchung der Auswirkungen intraspezifischer Hybridisierung auf heimische Linien. Über eine mtDNA-Sequenzierung wurden in dieser Dissertation 77 eingeschleppte Populationen in Mitteleuropa acht geografisch abgrenzbaren evolutionären Linien zugeordnet (Kapitel I). Dieser Datensatz wurde in Kombination mit Artverbreitungsmodellen zur Überprüfung intraspezifischer Nischendivergenz genutzt. Trotz deutlicher Nischendifferenzierung zwischen den Linien, wurde nur eine schwache Korrelation zwischen geographischem Ursprung und invasivem Vorkommen gefunden. Linien mit enger realisierter Nische sind vermutlich aufgrund ihrer breiten fundamentalen Nische dennoch fähig erfolgreich Gebiete weit außerhalb ihres Areals zu kolonisieren. Für die populationsgenetischen Analysen dieser Arbeit bewährten sich, alternativ zu Gewebeproben, nicht-invasiv gewonnene Mundschleimhautproben zur DNA-Analyse (Kapitel II). Über eine DNA-Sequenzierung konnte der Ursprung (Poebene und nördliche Adriaregion) der nördlichsten eingeschleppten Ruineneidechsen-Population (Podarcis siculus) bestimmt werden (Kapitel III). Zudem wurde eine syntop in eine P. muralis Population eingeschleppte Podarcis liolepis Population erstmals in Deutschland nachgewiesen (Kapitel IV). Beide stammen vermutlich aus den Ost-Pyrenäen. Die Mikrosatelliten-Analyse zeigte keinen Genfluss zwischen beiden Arten. Verglichen mit natürlichen Populationen aus Süd-Frankreich konnten die eingeschleppten Populationen beider Arten aufgrund von hohem Aussetzungsdruck eine hohe genetische Diversität erhalten. Entlang des Oberrheingrabens treffen heimische Mauereidechsen auf eingeschleppte italienische Linien. In diesen Populationen wurde eine schnelle genetische Assimilation durch Hybridisierung mit gebietsfremden Mauereidechsen nachgewiesen (Kapitel V). Die genetische Diversität dieser Hybridpopulationen war wesentlich höher als die reiner eingeschleppter oder reiner natürlicher Populationen. Der Zusammenhang zwischen genetischer Diversität und Durchmischungsgrad war nicht-linear und erreichte frühzeitig ein Plateau hoher genetischer Diversität bei einer Vermischung von zwei Linien. Das Ausmaß an Introgression und die schnelle Bildung von Hybridschwärmen zeigt, dass Einschleppungen die genetische Integrität natürlicher Populationen stark gefährden. Die kleinräumige, genetische Analyse einer expandierenden Population in Passau (Kapitel VI) zeigt, dass eine signifikante Strukturierung schnell und kleinräumig entstehen kann. Die genetische Differenzierung wurde unter Abnahme der genetischen Diversität vom Einschleppungszentrum zum Expansionsrand stärker. Das abschließende Kapitel VII fasst die wichtigsten Resultate für die Naturschutzpraxis zusammen. Die Schwierigkeiten der phänotypischen Zuordnung von Populationen zu evolutionären Linien sowie der naturschutzrechtliche Umgangs mit Einschleppungen werden diskutiert.
In dieser Arbeit präsentieren wir einen systematischen Ansatz zur Multithread Implementierung von Divide und Conquer sowie inkrementellen Algorithmen. Wir stellen für beide Kategorien von Algorithmen ein Framework vor. Beide Frameworks sollen die Behandlung von Threads erleichtern, die Implementierung von parallelen Algorithmen beschleunigen und die Rechenzeit verringern. Mit Hilfe der Frameworks parallelisieren wir beispielhaft zahlreiche Algorithmen insbesondere aus dem Bereich Computational Geometry, unter anderem: Sortieralgorithmen, konvexe Hülle Algorithmen und Triangulierungen. Der Programmcode zu diese Arbeit ist in C++ unter Verwendung templatisierter Klassen implementiert und basiert auf der LEDA Bibliothek.
Optimal control problems are optimization problems governed by ordinary or partial differential equations (PDEs). A general formulation is given byrn \min_{(y,u)} J(y,u) with subject to e(y,u)=0, assuming that e_y^{-1} exists and consists of the three main elements: 1. The cost functional J that models the purpose of the control on the system. 2. The definition of a control function u that represents the influence of the environment of the systems. 3. The set of differential equations e(y,u) modeling the controlled system, represented by the state function y:=y(u) which depends on u. These kind of problems are well investigated and arise in many fields of application, for example robot control, control of biological processes, test drive simulation and shape and topology optimization. In this thesis, an academic model problem of the form \min_{(y,u)} J(y,u):=\min_{(y,u)}\frac{1}{2}\|y-y_d\|^2_{L^2(\Omega)}+\frac{\alpha}{2}\|u\|^2_{L^2(\Omega)} subject to -\div(A\grad y)+cy=f+u in \Omega, y=0 on \partial\Omega and u\in U_{ad} is considered. The objective is tracking type with a given target function y_d and a regularization term with parameter \alpha. The control function u takes effect on the whole domain \Omega. The underlying partial differential equation is assumed to be uniformly elliptic. This problem belongs to the class of linear-quadratic elliptic control problems with distributed control. The existence and uniqueness of an optimal solution for problems of this type is well-known and in a first step, following the paradigm 'first optimize, then discretize', the necessary and sufficient optimality conditions are derived by means of the adjoint equation which ends in a characterization of the optimal solution in form of an optimality system. In a second step, the occurring differential operators are approximated by finite differences and the hence resulting discretized optimality system is solved with a collective smoothing multigrid method (CSMG). In general, there are several optimization methods for solving the optimal control problem: an application of the implicit function theorem leads to so-called black-box approaches where the PDE-constrained optimization problem is transformed into an unconstrained optimization problem and the reduced gradient for these reduced functional is computed via the adjoint approach. Another possibilities are Quasi-Newton methods, which approximate the Hessian by a low-rank update based on gradient evaluations, Krylov-Newton methods or (reduced) SQP methods. The use of multigrid methods for optimization purposes is motivated by its optimal computational complexity, i.e. the number of required computer iterations scales linearly with the number of unknowns and the rate of convergence, which is independent of the grid size. Originally multigrid methods are a class of algorithms for solving linear systems arising from the discretization of partial differential equations. The main part of this thesis is devoted to the investigation of the implementability and the efficiency of the CSMG on commodity graphics cards. GPUs (graphic processing units) are designed for highly parallelizable graphics computations and possess many cores of SIMD-architecture, which are able to outperform the CPU regarding to computational power and memory bandwidth. Here they are considered as prototype for prospective multi-core computers with several hundred of cores. When using GPUs as streamprocessors, two major problems arise: data have to be transferred from the CPU main memory to the GPU main memory, which can be quite slow and the limited size of the GPU main memory. Furthermore, only when the streamprocessors are fully used to capacity, a remarkable speed-up comparing to a CPU is achieved. Therefore, new algorithms for the solution of optimal control problems are designed in this thesis. To this end, a nonoverlapping domain decomposition method is introduced which allows the exploitation of the computational power of many GPUs resp. CPUs in parallel. This algorithm is based on preliminary work for elliptic problems and enhanced for the application to optimal control problems. For the domain decomposition into two subdomains the linear system for the unknowns on the interface is solved with a Schur complement method by using a discrete approximation of the Steklov-Poincare operator. For the academic optimal control problem, the arising capacitance matrix can be inverted analytically. On this basis, two different algorithms for the nonoverlapping domain decomposition for the case of many subdomains are proposed in this thesis: on the one hand, a recursive approach and on the other hand a simultaneous approach. Numerical test compare the performance of the CSMG for the one domain case and the two approaches for the multi-domain case on a GPU and CPU for different variants.
Arctic and Antarctic polynya systems are of high research interest since extensive new ice formation takes place in these regions. The monitoring of polynyas and the ice production is crucial with respect to the changing sea-ice regime. The thin-ice thickness (TIT) distribution within polynyas controls the amount of heat that is released to the atmosphere and has therefore an impact on the ice-production rates. This thesis presents an improved method to retrieve thermal-infrared thin-ice thickness distributions within polynyas. TIT with a spatial resolution of 1 km × 1 km is calculated using the MODIS ice-surface temperature and atmospheric model variables within the Laptev Sea polynya for the winter periods 2007/08 and 2008/09. The improvement of the algorithm is focused on the surface-energy flux parameterizations. Furthermore, a thorough sensitivity analysis is applied to quantify the uncertainty in the thin-ice thickness results. An absolute mean uncertainty of -±4.7 cm for ice below 20 cm of thickness is calculated. Furthermore, advantages and drawbacks using different atmospheric data sets are investigated. Daily MODIS TIT composites are computed to fill the data gaps arising from clouds and shortwave radiation. The resulting maps cover on average 70 % of the Laptev Sea polynya. An intercomparison of MODIS and AMSR-E polynya data indicates that the spatial resolution issue is essential for accurately deriving polynya characteristics. Monthly fast-ice masks are generated using the daily TIT composites. These fast-ice masks are implemented into the coupled sea-ice/ocean model FESOM. An evaluation of FESOM sea-ice concentrations is performed with the result that a prescribed high-resolution fast-ice mask is necessary regarding the accurate polynya location. However, for a more realistic simulation of other small-scale sea-ice features further model improvements are required. The retrieval of daily high-resolution MODIS TIT composites is an important step towards a more precise monitoring of thin sea ice and sea-ice production. Future work will address a combined remote sensing " model assimilation method to simulate fully-covered thin-ice thickness maps that enable the retrieval of accurate ice production values.
Untersucht wurde der Zusammenhang zwischen körperlichen sowie psychischen Beschwerden und kulturellen Wertvorstellungen, Akkulturationsorientierungen, Kompetenz- und Kontrollüberzeugungen, Vertrauen in direkte Bezugspersonen und Hoffnungslosigkeit bei 172 türkischstämmigen Menschen in Deutschland im Alter von 16 bis 73 Jahren. Die deutschen Erhebungsinstrumente wurden mit Ausnahme eines Fragebogens, der bereits in türkischer Sprache vorlag, von der Autorin und einer staatlich anerkannten Dolmetscherin in die türkische Sprache übersetzt. Für die deutschen und türkischen Messinstrumente wurden anschließend Item- und Skalenanalysen durchgeführt, um sie hinsichtlich ihrer psychometrischen Tauglichkeit zu überprüfen. Weiterhin wurde die türkischstämmige Gesamtstichprobe in eine türkisch orientierte und eine deutsch orientierte Subgruppe unterteilt, zwischen denen einige Mittelwertsvergleiche berechnet wurden, um einerseits inhaltlich relevante Unterschiede explorativ zu erforschen und um andererseits zu überprüfen, ob die Variablen Nationalität, Sprache oder Geburtsort für die stärkere Symptomausprägung bei in Deutschland lebenden Türken entscheidend sind.
Die vorliegende Arbeit verbindet die Konzepte Komorbidität und naturalistische Forschung, indem hier Mehrfachdiagnosen in einer großen längsschnittlich angelegten Studie zur Qualitätssicherung in der ambulanten Psychotherapie betrachtet wurden. Untersucht wurde die Frage, ob und inwieweit Mehrfachdiagnosen im Vergleich zu einfachen Diagnosen Einfluss auf den Status zu Beginn einer Therapie, den Therapieverlauf, ihre Dauer und das Ergebnis ausüben und ob daraus Ableitungen für eine differenzielle Anpassung therapeutischer Interventionen getroffen werden können. Die in dieser Arbeit analysierten Daten stammen aus dem Modellprojekt "Qualitätsmonitoring in der ambulanten Psychotherapie" der Techniker Krankenkasse und umfassen Eingangsinformationen von N=1154 verhaltenstherapeutisch behandelten ambulanten Psychotherapiepatienten. Zur Überprüfung der Fragestellungen kamen regressions- und korrelationsanalytische Verfahren, Latente Wachstumsmodelle sowie Verfahren zur Klassifikation von Personen in latente Subgruppen zur Anwendung. Es resultierten höhere Komorbiditätsraten unter strukturierter Diagnostik. Bei komorbider Persönlichkeitsstörung oder einer Kombination aus Angst- und Affektiven Störungen wurde in vergleichbarem Ausmaß wie bei Vorliegen nur einer Diagnose profitiert, allerdings wiesen diese Patienten aufgrund einer höheren Ausgangsbelastung ein schlechteres absolutes Therapieergebnis auf. Die Variable Komorbidität erwies sich als bedeutsam für die Prädiktion der Sitzungsanzahl, indem komorbide Patienten und insbesondere solche mit Persönlichkeitsstörungen längere Therapiedauern aufwiesen. Die sich auf mehreren Ebenen manifestierenden Besonderheiten komorbider im Vergleich zu monomorbiden Patienten weisen darauf hin, dass das Konzept Komorbidität nicht ausschließlich als Artefakt bestehender Diagnosesysteme gesehen werden kann. Der längere Verbleib komorbider Patienten in der Psychotherapie lässt auf ein differenzielles Vorgehen der Therapeuten schließen. Dieses könnte durch individualisierte Rückmeldungen noch unterstützt werden, im Rahmen derer von vornherein Abschätzungen für spezifische Subgruppen von Patienten vorgenommen werden und in welchen Komorbidität als ein Indikator zu besseren Ressourcensteuerung in der Psychotherapie genutzt werden könnte.