Analytische Maschinen

In dieser Arbeit präsentieren wir einige Resultate über analytische Maschinen hinsichtlich des Berechenbarkeitsbegriffs über Q und R, der Lösungen von Differentialgleichungen und des Stabilitätsproblems dynamischer Systeme. Wir erläutern zuerst das Maschinenmodell, das eine Art von BLUM-SHUB-SMALE Maschine darstellt, erweitert um unendliche, konvergente Berechnungen. Danach vergleichen wir die Mächtigkeit dieses Berechnungsmodells über den Körpern Q und R und zeigen z.B., daß endliche Berechnungen mit reellen Zahlen durch unendliche, konvergente Berechnungen mit rationalen Zahlen simuliert werden können, wobei die Genauigkeit der Approximation während des Prozesses nicht bekannt ist. Analytische Berechnungen über R sind echt mächtiger als über Q. Unsere Aufmerksamkeit wendet sich dann gewöhnlichen Differentialgleichungen (DGl) zu, bei denen wir hinreichende Kriterien für die Berechenbarkeit von Lösungen innerhalb unseres Modells angeben. Schließlich untersuchen wir dynamische Systeme, die durch DGl beschrieben werden, und zeigen die Unentscheidbarkeit einer Klasse von Stabilitätsproblemen für dynamische Systeme.In this thesis we present some results about analytic machines regarding computability over Q and R, solutions of differential equations, and the stability problem of dynamical systems. We first explain the machine model, which is a kind of BLUM-SHUB-SMALE machine enhanced by infinite convergent computations. Next, we compare the computational power of such machines over the fields Q and R showing e.g. that finite computations with real numbers can be simulated by infinite converging computations on rational numbers, but the precision of the approximation is not known during the process. Analytic computations over R are strictly more powerful than over Q. Our attention is then shifted to ordinary differential equations (ODEs) where we establish sufficient criteria for the computability of their solutions within our model. We investigate dynamical systems described by ODEs and show the undecidability of a class of stability problems for dynamical systems

Trusted Computing für adaptive Automobilsteuergeräte im Umfeld der Inter-Fahrzeug-Kommunikation

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Sicherheit (Security) von Automobilelektronik, speziell der Kommunikation zwischen Fahrzeugen für Safety-Anwendungen. Hierzu wird die Absicherung der Kommunikation über digitale Signaturen betrachtet und eine prototypische Implementierung auf rekonfigurierbarer Hardware vorgestellt. Darüber hinaus wird die Absicherung der Kommunikationsplattform selbst über die Anwendung von Trusted Computing für rekonfigurierbare Systeme sichergestellt

Trusted Computing für adaptive Automobilsteuergeräte im Umfeld der Inter-Fahrzeug-Kommunikation

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Sicherheit (Security) von Automobilelektronik, speziell der Kommunikation zwischen Fahrzeugen für Safety-Anwendungen. Hierzu wird die Absicherung der Kommunikation über digitale Signaturen betrachtet und eine prototypische Implementierung auf rekonfigurierbarer Hardware vorgestellt. Darüber hinaus wird die Absicherung der Kommunikationsplattform selbst über die Anwendung von Trusted Computing für rekonfigurierbare Systeme sichergestellt

Chronologie der Naturwissenschaften: Der Weg der Mathematik und der Naturwissenschaften von den Anfängen in das 21. Jahrhundert

Das Werk ist eine Chronologie der mathematisch-naturwissenschaftlichen Entdeckungen und deren Protagonisten. Es enthält ca. zwölftausend Einträge über Entdeckungen und Erfindungen mit den Namen jener Personen, die in den einzelnen Disziplinen (Mathematik, Physik, Chemie, Astro-, Geo- und Biowissenschaften) Entdeckungen gemacht haben. Das Nachschlagewerk ist nach Jahren geordnet und umfasst den Zeitraum zwischen 10.000 v.Chr. bis 1990. Das Werk ergibt damit ein Bild von dem langen und komplizierten Prozess, der von den ersten Erfahrungen und Erkenntnissen über die Natur zu einzelnen wissenschaftlichen Kenntnissen über deren Teilgebiete, dann zu systematischem Wissen über diese Teilgebiete und schließlich zu den heutigen Naturwissenschaften führte. Für die Vor- und Frühgeschichte sind dabei auch Leistungen berücksichtigt, denen das Attribut der Wissenschaftlichkeit zwar nur bedingt zuerkannt werden kann, deren Aufnahme jedoch unabdingbar ist, um die historischen Entwicklungslinien im vollen Umfang nachzuzeichnen. Die Geowissenschaften sind in ihrer ganzen, auch die Länder- bzw. Völkerkunde umfassenden Breite vertreten, wobei auch die Anfänge jener Entwicklungen berücksichtigt wurden, die später zu den heute oft als Humangeographie bezeichneten sozial- und geisteswissenschaftlichen Komponenten der Geowissenschaften (Sozial-, Verkehrs-, Wirtschaftsgeographie usw.) führten. Zudem enthält das Werk Daten zu frühen Universitätsgründungen, zur Formierung verschiedener philosophischer Ideen und Systeme, zur Entstehung bedeutender Akademien, zur Gründung von Vereinigungen der einzelnen Disziplinen, zur Herausgabe von Zeitschriften und zur Konstruktion von wissenschaftlichen Geräten, die – wie Mikroskop, Fernrohr oder Teilchenbeschleuniger – die weitere Forschung maßgeblich beeinflussten. Eine besondere Rolle spielte die Umsetzung naturwissenschaftlicher Ideen in technologischen Verfahren und die sich dabei ergebenden Rückwirkungen auf den Erkenntnisfortschritt in der jeweiligen Disziplin. Die Fülle der Einträge ermöglicht es, eine Vorstellung von den bestimmenden Entwicklungslinien der einzelnen naturwissenschaftlichen Gebiete und der Mathematik in einem beliebigen Zeitraum zu gewinnen und zu erkennen, welchen Platz sie und ihre Disziplinen in der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft eingenommen haben bzw. wie sich diese Rolle im Laufe der Jahrhunderte veränderte. Zugleich werden auch die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Disziplinen deutlich.:Geleitwort Vorwort und Danksagung Benutzerhinweise Autoren und deren Beiträge Epochen Vorgeschichte und frühe Hochkulturen Griechisch-hellenistische Antike Mittelalter Renaissance, Humanismus, Reformation Wissenschaftliche Revolution und Rationalismus Die Zeit des Durchbruchs zur Industriewirtschaft Der Industriekapitalismus am Ende des 19. und im Übergang ins 20. Jahrhundert Die Herausbildung der modernen Naturwissenschaften Die Zeit des kalten Krieges Verzeichnisse Verzeichnis der Nobelpreisträger Literaturverzeichnis Personenverzeichnis Sachwortverzeichni

CMOS Bildsensoren mit Kurzzeitverschluß zur Tiefenerfassung nach dem Lichtlaufzeit-Meßprinzip

Thema der Arbeit ist die Untersuchung, der Entwurf und die Realisierung von Bildsensoren in Standard-CMOS-Technologie mit schnellen CMOS-Schaltungen, die zur Erfassung von 3D-Bildern geeignet sind. Als Grundlage für die Entwicklung dient ein optisches Puls-Laufzeit-Messverfahren ("Multiple Double Short Time Integration" - MDSI), das robust gegen Hintergrundlichteinflüsse und weitgehend unabhängig von der Refflektivität der erfaßten Oberflächen eine besonders kostengünstige Realisierung auch im Hinblick auf eine spätere Serienfertigung verspricht. Hierzu wird das entwickelte Messprinzip sowohl auf Systemebene wie auch im Hinblick auf prinzipbedingte und technologische Einflüsse diskutiert und analysiert. Eine Randbedingung ist der avisierte Einsatz für vielerlei Anwendungen im menschlichen Umfeld. Hierdurch ist die erlaubte Leistung der Pulslichtquelle sehr eingeschränkt. Weil die Laufzeit (~10ns) von Lichtpulsen auf geringen Distanzen von einigen Metern bei begrenzter Beleuchtungsstärke nach Maßgaben der Augensicherheit vermessen wird sind in den Bildsensoren entsprechend schnelle und gleichzeitig empfindliche Akquisitions-schaltungen notwendig. In dieser Arbeit wird aufgezeigt, wie basierend auf der o.g. Analyse mit schaltungstechnischen Mitteln den verschiedenen Störeinflüssen begegnet werden kann und eine effiziente Umsetzung des Messverfahrens in integrierte Bildsensoren möglich ist. Die Realisierbarkeit wird anhand von drei im Rahmen dieser Arbeit in einer 0,5µm Standard CMOS-Technik entwickelter Zeilen- bzw. Bildsensoren demonstriert, die abschließend diskutiert und mit den erreichten Leistungsdaten vorgestellt werden.The present thesis is a study, the concept and the realization of image sensors with standard CMOS technology in fast CMOS circuits, which are suitable for the capture of 3D (range) images. In this case an optical puls-travel-time-measurement, the so called "Multiple Double Short Time Integration" - MDSI was used as a base of the development. It enables surpression of the background illumination and correction of reflectivity variations in scene objects and represents a cost-efficient realization for the series production later on. Here the designed measuring method will be discussed and analyzed as inherent to its functional principle as well as technological influences. A constraint is the advised use for lots of varying fields in human environments, because of this the allowed capacity of the puls-light-source is very limited. The image sensors need fast and at the same time sensitive acquisitions circuits, because the travel time (~10ns) of light pulses will be measured with limited illumination and short distance by restrictions of the eyesafety. This thesis shows an efficient way of developing a measurement in integrated Imagesensors, regardless of other influences by the earlier mentioned analysis. The realization will be demonstrated by three Imagesensors, developed in a standard CMOS-technique and finally discussed and presented with the reached specifications

Funktechnik, Höhenstrahlung, Flüssigkristalle und algebraische Strukturen: Zu den Wechselbeziehungen zwischen Mathematik und Physik an der Universität Halle-Wittenberg in der Zeit von 1890 bis 1945

Es gibt wohl kaum Wissenschaftsgebiete, in denen die wechselseitige Beeinflussung stärker ist als zwischen Mathematik und Physik. Eine wichtige Frage ist dabei die nach der konkreten Ausgestaltung dieser Wechselbeziehungen, etwa an einer Universität, oder die nach prägenden Merkmalen in der Entwicklung dieser Beziehungen in einem historischen Zeitabschnitt. Im Rahmen eines mehrjährigen Akademieprojekts wurden diese Beziehungen an den Universitäten in Leipzig, Halle und Jena für den Zeitraum vom Beginn des 19. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts untersucht und in fünf Bänden dargestellt. Der erste dieser Bände erschien in den Abhandlungen der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig, die nachfolgenden (u.a. der vorliegende) als eigenständige Reihe unter dem Titel “Studien zur Entwicklung von Mathematik und Physik in ihren Wechselwirkungen“. Ein weiterer und abschließender Band dieser Reihe beinhaltet die Beiträge einer wissenschaftshistorischen Fachtagung im Jahr 2010, die das Thema in einem internationalen Kontext einbettet. Der vorliegende Band behandelt den Zeitraum von 1890 bis 1945 an der Universität Halle-Wittenberg. Die Entwicklung der Hallenser Universität in dieser Zeit ist durch ein ständiges Bemühen gekennzeichnet, einen weiteren Bedeutungsverlust der Hallenser Alma Mater zu begrenzen. Gleichzeitig beeindrucken die Mathematiker und Physiker mit einer ganzen Reihe von bemerkenswerten Forschungsergebnissen, wie die Bestätigung der von Victor Hess entdeckten kosmischen Höhenstrahlung (Werner Kolhörster, 1914), die Studien zu Flüssigkristallen (Ernst Dorn und Wilhelm Kast, ab 1896 bzw. 1931), zu Elektronenstößen (Gustav Hertz, 1925), zur Bruchtheorie und zur Ionenleitung (Adolf Smekal, ab 1931), zur Atom-und Kernphysik (Gerhard Hoffmann und Heinz Pose, ab 1931), zur Anwendung der Laplace-Transformation (Gustav Doetsch, ab 1923) zur Klassenkörpertheorie (Helmut Hasse, 1926), zu Gruppoiden sowie zur Arithmetik von Algebren (Reinhold Baer bzw. Heinrich Brandt ab 1928) und zur Arithmetisierung der algebraischen Geometrie (Jung, ab 1925).:Vorwort 1 Einleitung 2 Historische Eckpunkte der Universitätsentwicklung 2.1 Regionale Strukturen: Deutschland – Sachsen-Anhalt – Halle 2.2 Einige Veränderungen in der Stellung der Universität 3 Die Entwicklung des Mathematischen Instituts 3.1 Die Schwierigkeiten beim Aufbau der Infrastruktur 3.2 Gutzmers Bemühungen zur Stärkung der angewandten Mathematik 3.3 Das vergebliche Ringen um die Erweiterung des mathematischen Lehrkörpers 3.4 Die relativ stabile Entwicklung und Attraktivität der Mathematik unter Hasse und Brandt 3.5 Das Schicksal der Astronomie als Nischenfach 4 Der Weg des Physikalischen Instituts in die Moderne 4.1 Das Physikalische Institut unter der Leitung von Ernst Dorn 4.2 Von der theoretischen zur technischen Physik und die schwierige Suche nach einem Nachfolger für G. Mie 4.3 Die Neuorientierung des Physikalischen Instituts 4.4 Die Abtrennung des Instituts für Theoretische Physik 4.5 Zwei physikalische Institute im Widerstreit 5 Das Lehrangebot in Mathematik und Physik 5.1 Überblick zur Lehre in Mathematik und Astronomie 5.2 Veranstaltungen zur mathematischen Physik 5.3 Zum Lehrangebot der Physik 5.4 Veranstaltungen zur theoretischen Physik 5.5 Vergleich mit anderen Universitäten 6 Die mathematische Forschung 6.1 Mengenlehre und Logik 6.2 Potentialtheorie und Analysis 6.3 Geometrie 6.4 Mechanik, Astronomie und angewandte Mathematik 6.4.1 Dynamische Probleme der Mechanik und Kreiseltheorie 6.4.2 Gyldén’sche Störungstheorie 6.4.3 Von der Aero- und Hydrodynamik über Optik bis zur Wärmeleitung 6.5 Algebra, Zahlentheorie und Topologie 6.5.1 Arithmetisierung der algebraischen Geometrie 6.5.2 Algebraische Zahlentheorie 6.5.3 Gruppoid und Arithmetik von Algebren 7 Mit stetem Blick auf Experiment und technische Anwendungen – die Forschungen am Physikalischen Institut 7.1 Elektrophysik 7.2 Hochfrequenzphysik und der rasche Aufschwung der Funktechnik 7.3 Physik der freien Atmosphäre 7.4 Atomphysik 7.4.1 Gasentladungs- und Strahlungsphysik 7.4.2 Kosmische Höhenstrahlung 7.4.3 Kernphysik 7.5 Materialwissenschaft 7.5.1 Flüssigkristalle – Dielektrika 7.5.2 Werkstoffkunde und Brucherscheinungen 7.6 Thermodynamik und Photochemie – zwei singuläre Punkte in den Hallenser Forschungen 7.7 Theorie der Materie – Relativitätstheorie 8 Hallenser Mathematiker und Physiker und die örtlichen Gelehrten Gesellschaften und Vereine 8.1 Naturforschende Gesellschaft zu Halle 8.2 Naturwissenschaftlicher Verein für Sachsen und Thüringen 8.3 Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina 8.4 Fazit 9 Das Wechselverhältnis zwischen Mathematik und Physik an der Hallenser Universität im Spiegel der allgemeinen Entwicklung 9.1 Neue Aspekte in den Beziehungen zwischen Mathematik und Physik im Allgemeinen 9.2 Die Dominanz der Physiker – die spezielle Ausgestaltung des Wechselverhältnisses in Halle Anhang: Verzeichnis der Vorlesungen zur mathematischen und theoretischen Physik (Wintersemester 1890/91 – Sommersemester 1945) Literatur und Quellen Abbildungsverzeichnis Verzeichnis der Diagramme Personenverzeichnis Grafik: Vorlesungstätigkeit der Dozenten für Mathematik und Physik in Halle (1890-1945

Marktwirtschaft ohne Kapitalismus - Von der Akkumulation und Konzentration in der Wirtschaft zu ihrer Dezentralisierung. Band 1-3

Die Moderne begann mit Hoffnungen auf eine egalitäre Bürgergesellschaft. Unerkannte Privilegien führten jedoch zur Konzentration von struktureller wirtschaftlicher und politischer Macht. Soziale Ungleichheit, Geschlechterhierarchie, Krisen, koloniale Expansionen, Kriege, Abstürze von Demokratien in Diktaturen sowie Wachstum und Naturzerstörung waren die Folgen. Bislang wird versucht, die Krisensymptome der kapitalistischen Marktwirtschaft realpolitisch zu mildern. Es gibt jedoch auch realutopische Denkansätze, das Geld auf seine dienende Funktion zu beschränken und natürliche Lebensgrundlagen als Gemeinschaftsgüter statt als Waren zu behandeln. In diesem Buch werden sie ideengeschichtlich und ordnungspolitisch rekonstruiert. Sichtbar werden dabei Umrisse einer Transformation der kapitalistischen Marktwirtschaft in eine "Marktwirtschaft ohne Kapitalismus" mit einer breiten Dezentralisierung des Geld-, Boden- und Realkapitals. Eine solche menschenrechtlich und demokratisch fundierte zweite Moderne könnte Chancen eröffnen für eine egalitäre Arbeitswelt, für eine Überwindung von Geschlechterhierarchie und Nord-Süd-Gefälle sowie für wirtschaftliche Stabilität ohne Wachstum