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Configuration, simulation and visualization of simple biochemical reaction-diffusion systems in 3D
(2004)
Background In biological systems, molecules of different species diffuse within the reaction compartments and interact with each other, ultimately giving rise to such complex structures like living cells. In order to investigate the formation of subcellular structures and patterns (e.g. signal transduction) or spatial effects in metabolic processes, it would be helpful to use simulations of such reaction-diffusion systems. Pattern formation has been extensively studied in two dimensions. However, the extension to three-dimensional reaction-diffusion systems poses some challenges to the visualization of the processes being simulated. Scope of the Thesis The aim of this thesis is the specification and development of algorithms and methods for the three-dimensional configuration, simulation and visualization of biochemical reaction-diffusion systems consisting of a small number of molecules and reactions. After an initial review of existing literature about 2D/3D reaction-diffusion systems, a 3D simulation algorithm (PDE solver), based on an existing 2D-simulation algorithm for reaction-diffusion systems written by Prof. Herbert Sauro, has to be developed. In a succeeding step, this algorithm has to be optimized for high performance. A prototypic 3D configuration tool for the initial state of the system has to be developed. This basic tool should enable the user to define and store the location of molecules, membranes and channels within the reaction space of user-defined size. A suitable data structure has to be defined for the representation of the reaction space. The main focus of this thesis is the specification and prototypic implementation of a suitable reaction space visualization component for the display of the simulation results. In particular, the possibility of 3D visualization during course of the simulation has to be investigated. During the development phase, the quality and usability of the visualizations has to be evaluated in user tests. The simulation, configuration and visualization prototypes should be compliant with the Systems Biology Workbench to ensure compatibility with software from other authors. The thesis is carried out in close cooperation with Prof. Herbert Sauro at the Keck Graduate Institute, Claremont, CA, USA. Due to this international cooperation the thesis will be written in English.
Die vorliegende Fallstudie zu den Anciens Combattants in Diébougou ist das Ergebnis einer Lehrforschung der Johann Wolfgang Goethe-Universität, Frankfurt am Main, Institut für Historische Ethnologie, die vom 24. August 2001 bis zum 16. Dezember 2001 unter der Leitung von Prof. Carola Lentz, und der Betreuung durch Dr. Katja Werthmann, Dr. Richard Kuba sowie in Kooperation mit der Universität von Ouagadougou (Département d’Histoire et d’Archéologie) in Burkina Faso stattfand. Allen genannten Personen und Institutionen sei an dieser Stelle ausdrücklich gedankt. Die Fallstudie reichte ich im Februar 2004 als Magister-Abschlussarbeit am Fachbereich Geschichtswissenschaften (Historische Ethnologie) der Johann Wolfgang Goethe-Universität, Frankfurt am Main, bei Prof. Carola Lentz und Prof. Karl-Heinz Kohl ein. Der Großteil der ursprünglich im Anhang der Magisterarbeit enthaltenen Dokumente, Karten und Photos wurde ausgelagert, und der Text erfuhr eine geringfügige Überarbeitung. Im Anschluss an einen vierwöchigen Dioula-Sprachkurs in Bobo-Dioulasso folgte die dreimonatige Erhebungsphase in Diébougou, sowohl Hauptort (chef-lieu) der Provinz Bougouriba im Südwesten Burkina Fasos, Markt- als auch Verwaltungszentrum mit 11 637 Einwohnern (siehe http://www.ambf.bf/f_mairies.html). Interethnische Beziehungen, Siedlungsgeschichte und Bodenrecht waren die übergeordneten Themen des ethnologischen Teilprojekts A9 des Sonderforschungsbereichs 268 "Kulturentwicklung und Sprachgeschichte im Naturraum Westafrikanische Savanne" der Johann Wolfgang Goethe-Universität, der die Durchführung der Lehrforschung finanziell unterstützte, und dem ich gleichsam danken möchte.
Hervorgegangen ursprünglich aus der Ratsbibliothek und der Bibliothek des Barfüßerklosters, ist die spätere Entwicklung der Bibliothek eng verbunden mit der bürgerlich-demokratischen Geschichte Deutschlands vom Zeitalter der Französischen Revolution bis zur Errichtung des Zweiten Kaiserreichs. Die Frankfurter Bibliothek ist die Bürgerliche unter Adligen: In ihrer 500-jährigen Geschichte war sie nie Adelsbibliothek, nie Hofbibliothek, als Bibliothek einer ehemals reichsunmittelbaren freien Stadt repräsentiert sie vor allem das historische Erbe der stadtbürgerlichen Kultur des Reiches. ...
Die Senckenbergische Bibliothek hat ihren Ursprung in der Stiftung des Frankfurter Stadtarztes Johann Christian Senckenberg (1707–1772) von 1763. Senckenberg investierte während seines Lebens einen erheblichen Anteil seines Einkommens in den Aufbau seiner Privatbibliothek. So kaufte er alle wesentlichen Neuerscheinungen seiner Zeit und erwarb auch viele ältere Werke antiquarisch. Gegen Ende seines Lebens umfasste seine Bibliothek etwa 10.000 Bände. Diese Bibliothek ging an das von ihm gestiftete Senckenbergische Medizinische Institut. Schon bald nach seinem Tod wurde ein großer Teil der nicht-medizinischen Literatur versteigert. Der medizinische Bestand wurde in der Folgezeit stark erweitert. ...
Bestandserhaltung
(2004)
Das kulturelle Gedächtnis ist bedroht. Rund 60 Millionen Bücher stehen in den deutschen Bibliotheken vor dem endgültigen Aus, sofern sie nicht, und möglichst in absehbarer Zeit, einer restauratorischen Behandlung zugeführt werden können. Auch in Hessen haben die Bibliotheken die Gefahr erkannt, Abhilfe ist technisch möglich, aber teuer. Das zur Lösung anstehende Problem ist grundsätzlich in der Voraussetzung begründet, dass alle in der Buchgeschichte bisher genutzten Informationsträger und vorzüglich solche aus organischem Material prinzipiell dem physischen Verfall ausgesetzt sind. Insbesondere beim Papier sind dabei besondere Substanzen von Bedeutung. Die seit Beginn der Industrialisierung bis in die Gegenwart hinein weit überwiegende Herstellungsweise von Papier unter starker Verwendung von Holzstoff hinterlässt im Produkt Substanzen von realem oder potentiellem Säurecharakter, die unter der Einwirkung von Licht und Wärme einen progressiven Abbau bewirken. Weiter verstärkt wird das Problem durch Bestandteile, die das Papier und andere Buchmaterialien aus der verschmutzten Luft aufnehmen. Ein dritter Faktor ist die mechanische Energie aus der im Lauf gerade der letzten Jahrzehnte erheblich verstärkten Benutzung in herkömmlichen und neuen Formen, so etwa bei der Fernleihe und den damit verbundenen Kopiervorgängen. ...
Viele Bibliotheken, Archive und Museen stehen vor der gewaltigen Herausforderung, das schriftliche Kulturgut, das sie aufbewahren und für die Öffentlichkeit bereithalten, sachgerecht zu erhalten. Schriftquellen sind Zeugnisse menschlichen Denkens und Handelns; schon aufgrund dieser Eigenschaft erwächst eine besondere Aufgabe hinsichtlich ihrer Erhaltung für künftige Generationen. Doch sind Handschriften, alte Drucke und Inkunabeln – die Druckerzeugnisse aus der Frühzeit des Buchdruckes vor 1500 – aufgrund ihres oft empfindlichen Charakters besonderen Belastungen ausgesetzt. Substanzschäden und Gebrauchsspuren haben schon heute ein dramatisches Ausmaß erreicht. Nach repräsentativen Untersuchungen sind etwa 20% – 40% der Sammlungsbestände bereits geschädigt oder akut gefährdet. Der Prozess des physischen Verfalls, der unter anderem durch Wasser, Schimmel- und Insektenbefall, unsachgemäße Aufbewahrung, fortschreitende Alterungsprozesse oder die altersbedingte chemische Veränderung der Papiersubstanz verursacht wird, schreitet langsam aber stetig voran. Für die Verantwortlichen heute führt dies zu einem Wettlauf mit der Zeit. Häufig wird diese Gefahr erst zu spät erkannt, so dass wichtige Bestandteile unseres kulturellen Gedächtnisses in Gefahr sind, unwiderbringbar verloren zu gehen. So besteht für Schriftquellen aller Art derzeit eine gesteigerte Gefährdungssituation; es droht der Verlust bedeutender kulturgeschichtlicher Werte. Vor einigen Jahren hat sich erfreulicherweise die Kulturstiftung der Länder dieser Problematik des Erhaltens von mobilem Kulturgut mit großem Interesse angenommen. Die sieben großen wissenschaftlichen Bibliotheken des Landes Hessen und die Stadt- und Universitätsbibliothek Frankfurt, die allesamt über bedeutende Bestände an Handschriften und kostbaren alten Drucken verfügen, haben sich daraufhin bereit erklärt, an einem gemeinsamen Projekt zur Sicherung ihrer Bestände mitzuwirken. Die Sparkassen-Kulturstiftung Hessen- Thüringen hat die Initiative der Konferenz der Direktorinnen und Direktoren der wissenschaftlichen Bibliotheken Hessen (HDK) aufgegriffen, die sich der Problematik des vom Verfall bedrohten Bibliotheksgutes und der Bestandserhaltung angenommen hat. Die Initiatoren und Herausgeber dieser Broschüre wollen der Öffentlichkeit bewusst machen, welche Gefahr den bedeutenden Handschriften, Autographen und Altbeständen in unserem Lande droht, wenn ihre Substanz nicht mehr gesichert werden kann. Daher haben die Bibliotheksleiterinnen und -leiter ausgewählte Stücke mit erläuternden Texten versehen, um beispielhaft Problemstellungen und Lösungsansätze vorzustellen. Sie verbinden dies mit einer Einführung in die gegenwärtigen Aufgaben- und Sammlungsschwerpunkte der Bibliotheken und ihre Geschichte. So wird ein plastischer Eindruck von diesen Institutionen vermittelt, die mehr sind als Ausleihstationen und Datenvermittler. Die Bedeutung von gefährdetem Bibliotheksgut für unser Wissen über die Vergangenheit aufzuzeigen, ist eine der wesentlichen Aufgaben dieses Buches, mit dem beispielhaft einige der besonders bedrohten Bücher und Handschriften vorgestellt werden. Der kritische Zustand der beschriebenen Stücke mit ihrem Sanierungsbedarf soll daran erinnern, dass sich in den Bibliotheken Einzigartiges befindet, ohne dessen Existenz unser Wissen um die Geschichte unseres Landes und des menschlichen Denkens letztendlich verloren gehen würde. Es ist daher von außerordentlich großer Bedeutung, sich der ständigen Aufgabe des Erhaltes zu stellen. Es fehlen nicht nur in der heutigen Zeit aufgrund der immensen Restaurierungskosten und der stark angespannten wirtschaftlichen Situation der öffentlichen Haushalte ausreichende Mittel, um den gesamten Restaurierungsbedarf der hessischen Bibliotheken abdecken zu können. Den wissenschaftlichen Bibliotheken will diese Schrift deshalb ein Medium sein, das Problem der Bestandserhaltung von Handschriften und Rara konkret vorzustellen, und zur Übernahme von Restaurierungspatenschaften animieren. Insofern sind alle beteiligten Bibliotheken, und nicht nur diese, auf die Hilfe vieler einzelner Paten angewiesen, die einen wichtigen Beitrag zu dem existenziellen Anliegen der Initiatoren leisten können. Die Bibliothekare der beteiligten Institutionen wollen mit ihren fachkundigen Beiträgen möglichst viele Buchpaten ansprechen und über diese Publikation einen Zugang zu den Aufgaben ihrer Häuser vermitteln. Es bleibt zu wünschen, dass diese Broschüre ihren Beitrag leistet, dass Bibliotheken, Archive und Museen auch weiterhin ihren kulturhistorischen Auftrag erfüllen können und Orte der generationsübergreifenden Verständigung und Auseinandersetzung bleiben. Schon jetzt Dank an alle diejenigen, die Buchpaten werden wollen.
We present a detailed study of chemical freeze-out in nucleus-nucleus collisions at beam energies of 11.6, 30, 40, 80 and 158A GeV. By analyzing hadronic multiplicities within the statistical hadronization approach, we have studied the chemical equilibration of the system as a function of center of mass energy and of the parameters of the source. Additionally, we have tested and compared different versions of the statistical model, with special emphasis on possible explanations of the observed strangeness hadronic phase space under-saturation.