Elymus athericus encroachment in Wadden Sea salt marshes is driven by surface elevation change

Questions What are the main drivers of vegetation succession and the encroachment of Elymus athericus (Link) Kerguélen in ungrazed Wadden Sea salt marshes? Is (a) elevation, a proxy for tidal inundation and thus abiotic conditions, limiting the expanse of Elymus. Does sedimentation increase the spread of Elymus by (b) leading to surface elevation change or does it (c) add nitrogen and thereby allows Elymus to grow in lower elevation? Location Salt marsh at Sönke‐Nissen‐Koog, Wadden Sea National Park Schleswig‐Holstein, Germany. Methods The experiment was established in 2007 in the high marsh and consisted of four blocks of 12 m × 8 m. The blocks differed in surface elevation change during the experiment. Each block was subdivided into 24 plots of 1 m × 1 m. The original elevation of all plots in relation to the German ordnance datum (NHN) was assessed at the start of the experiment. Plots within the blocks were randomly assigned to one of the three N fertilization treatments. Within each plot we planted five randomly chosen individuals of Elymus. After four years of treatment, the vegetation composition and cover were recorded in all plots and aboveground biomass was collected. Results Original elevation was found to be a main driver of succession favouring Elymus and other late‐successional plants. There was no effect of N fertilization, but a positive effect of surface elevation change on Elymus cover was detected. Conclusions We can conclude that the positive effect of surface elevation change on Elymus is based on the resulting higher elevation and more favourable abiotic conditions caused by sedimentation, but not by the addition of nitrogen with the freshly deposited sediment. This case, therefore, is an example for an ecosystem in which encroachment is driven by a natural factor, rather than anthropogenic eutrophication

Development of UV MCP Detectors

With its excellent instruments, the Hubble Space Telescope (HST) has served the UV community for over thirty years, providing the opportunity to acquire data for its projects. With the HST expected to be in operation for only five more years and the future James Webb Space Telescope not covering the UV spectral region, there may be an observational gap in the UV. Delays in the WSO-UV space telescope and long lead times on even larger missions mean that this gap can only be filled by smaller, more specialized telescopes. In turn, the instruments installed in these smaller telescopes must meet relatively stringent space, power, and mass requirements. Therefore, an imaging microchannel plate (MCP) detector for the near to far ultraviolet spectral range is being developed at the Institute for Astronomy and Astrophysics Tübingen (IAAT), combining high spatial resolution with relatively low mass (3 kg), power consumption (15 W) and size. The detector is also photon counting and does not require active cooling to achieve a dark count rate superior to that of cooled CCDs. The focus of this work is to present the steps in the development of the detector. In the first chapter an overview of the design of the detector is given. The setup must allow to determine the position of up to 300000 UV photons per second with a positional accuracy of about 20 µm. The working principle of the detector electronics is only outlined. Instead, the components installed in the detector head and their characteristics are described in detail. Particularly worth mentioning are the possibilities offered by the use of MCPs, in which glass capillary arrays are coated using atomic layer deposition. In addition to a longer lifetime and a further reduced dark count rate, this is primarily their temperature resistance of 450 °C. With optimised annealing processes in the manufacturing process of a resistive layer, these temperatures can be even higher. This enables the growth of GaN on such MCPs and the activation of getter films in the detector head. The detector uses a photocathode with negative electron affinity to convert incident UV photons into photoelectrons. This combines a high conversion rate, called quantum efficiency (QE), with a low dark current. The focus of the corresponding chapter is on the detailed description of the external photoelectric effect in the case of caesium-activated and p-doped gallium nitride (GaN) photocathodes. In the third part of this work, the experimental setup and the results of the performed experiments are presented. The first experiment is the sealing of diodes with 2.5 cm diameter substrates and caesium activated photocathode. Two diodes were successfully sealed, and it was shown that the photocathode does not degrade. The main requirement for successful sealing is properly coated sealing surfaces. The caesium telluride photocathodes needed for the sealing tests are fabricated and measured in another ultra-high vacuum chamber. A further series of experiments involves optimizing the growth and activation parameters of GaN photocathodes on magnesium fluoride ( MgF2) substrates. Since MgF2 is transparent in a broader spectral range compared to sapphire and even includes the Lyman-alpha line, its use in an encapsulated UV detector is usually advantageous. However, poor results are initially obtained on MgF2 compared to GaN on sapphire substrates. This is mainly because the parameters obtained from cleaning or annealing sapphire substrates cannot be easily transferred to MgF2. For example, MgF2 is more sensitive to the high temperatures during growth, annealing, and bakeout. Therefore, many parameters need to be optimised in the fabrication of such a photocathode. Experiments include optimization of the growth temperature and p-doping of the corresponding films. After optimization, it was shown that a QE equally high as found in literature for comparable films on sapphire is obtained. This means that these films are suitable to achieve a QE of 20-30 % in semi-transparent mode, provided that an ohmic contact can be created by ``soft annealing''. Finally, high-resolution STIS spectra from the hot white dwarfs WD0455-282, WD0621-376, and WD2211-495 are analysed. There are three main goals in this analysis. First, when building a detector, a good understanding of the properties of the measured data obtained with the detector should also be acquired. Second, the main scientific goal of a mission is to use the instrument with the IAAT detector to acquire data from astronomical objects of interest. The knowledge needed to analyse and interpret these data can already be acquired with the analysis of existing data. Finally, the obtained results are compared with the analyses of the same spectra found in literature.Mit seinen exzellenten Instrumenten hat das Hubble-Weltraumteleskop der UV-Gemeinschaft über dreißig Jahre lang gedient und die Möglichkeit geboten, Daten für ihre Projekte zu erfassen. Da das Hubble-Teleskop voraussichtlich nur noch fünf Jahre in Betrieb sein wird und das James Webb Space Teleskop den UV-Spektralbereich nicht abdeckt, könnte eine Beobachtungslücke im UV-Bereich entstehen. Verzögerungen beim WSO-UV-Weltraumteleskop und lange Vorlaufzeiten bei noch größeren Missionen bedeuten, dass diese Lücke nur durch kleinere, spezialisiertere Teleskope geschlossen werden kann. Die in diesen kleineren Teleskopen installierten Instrumente müssen wiederum relativ strenge Platz- und Masseanforderungen erfüllen. Daher wird am Institut für Astronomie und Astrophysik Tübingen (IAAT) ein abbildender Mikrokanalplatten-Detektor (MCP) für den nahen bis fernen ultravioletten Spektralbereich entwickelt, der hohe räumliche Auflösung mit relativ geringer Masse (3 kg), Leistungsaufnahme und Größe kombiniert. Der Detektor ist zudem photonenzählend und benötigt keine aktive Kühlung, um eine geringe Dunkelzählrate zu erreichen. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Darstellung der Schritte bei der Entwicklung des Detektors. Im ersten Kapitel wird ein Überblick über den Aufbau des Detektors gegeben. Der Aufbau muss es ermöglichen, die Position von bis zu 300000 UV-Photonen pro Sekunde mit einer Genauigkeit von jeweils etwa 20 µm zu bestimmen. Das Funktionsprinzip der Detektorelektronik ist nur skizziert. Stattdessen werden die im Detektorkopf eingebauten Komponenten und deren Eigenschaften detailliert beschrieben. Besonders erwähnenswert sind die Möglichkeiten, die sich durch die Verwendung von MCPs ergeben, bei denen Glaskapillararrays mittels Atomlagenabscheidung beschichtet werden. Neben einer längeren Lebensdauer und einer nochmals reduzierten Dunkelzählrate ist dies vor allem ihre Temperaturbeständigkeit von 450 °C. Dies ermöglicht das Wachstum von Galliumnitrid (GaN) auf solchen MCPs und die Aktivierung von Getterschichten im Detektorkopf. Der Detektor verwendet eine Photokathode mit negativer Elektronenaffinität, um einfallende UV-Photonen in Photoelektronen umzuwandeln. Diese kombiniert eine hohe Umwandlungsrate, die sogenannte Quanteneffizienz (QE), mit einem geringen Dunkelstrom. Der Schwerpunkt des entsprechenden Kapitels liegt auf der detaillierten Beschreibung des externen photoelektrischen Effekts im Falle von Cäsium-aktivierten und p-dotierten GaN-Photokathoden. Im dritten Teil dieser Arbeit werden der Versuchsaufbau und die Ergebnisse der durchgeführten Experimente vorgestellt. Das erste Experiment ist die Versiegelung von Dioden mit 2,5 cm durchmessenden Substraten und cäsiumaktivierter Photokathode. Zwei Dioden wurden erfolgreich versiegelt und es wurde gezeigt, dass die Photokathode nicht degradiert. Die Hauptvoraussetzung für eine erfolgreiche Versiegelung sind richtig beschichtete Versiegelungsflächen. Die für die Versiegelungstests benötigten Cäsiumtellurid-Photokathoden werden in einer weiteren Ultrahochvakuumkammer hergestellt und vermessen. Eine weitere Versuchsreihe umfasst die Optimierung der Wachstums- und Aktivierungsparameter von GaN-Photokathoden auf Magnesiumfluorid (MgF2)-Substraten. Da MgF2 im Vergleich zu Saphir in einem breiteren Spektralbereich transparent ist und sogar die Lyman-alpha-Linie einschließt, ist sein Einsatz in einem gekapselten UV-Detektor meistens von Vorteil. Auf MgF2 werden im Vergleich zu GaN auf Saphirsubstraten aber zunächst schlechtere Ergebnisse erzielt. Das liegt vor allem daran, dass die Parameter, die man beim Reinigen oder Glühen von Saphirsubstraten verwendet, für MgF2 nicht einfach übernommen werden können. Zum Beispiel ist MgF2 temperaturempfindlicher, was das Wachstum, Glühen und Ausheizen erschwert. Es wurde gezeigt, dass nach der Optimierung eine gleich hohe QE erreicht wird, wie in der Literatur bei vergleichbaren Schichten auf Saphir. Dies bedeutet, dass diese Schichten geeignet sind um im semi-transparenten Modus eine QE von 20-30 % zu erreichen, sobald ein ohmischer Kontakt durch "`sanftes Glühen'' hergestellt werden kann. Abschließend werden hochaufgelöste STIS-Spektren von den heißen Weißen Zwergen WD0455-282, WD0621-376 und WD2211-495 analysiert. Es gibt drei Hauptziele bei dieser Analyse. Erstens sollte beim Bau eines Detektors auch ein gutes Verständnis für die Eigenschaften der Messdaten, die mit dem Detektor gewonnen werden, erworben werden. Zweitens ist das wissenschaftliche Hauptziel einer Mission, mit dem Instrument Daten zu erfassen, die dann analysiert werden können. Mit der Analyse bestehender Daten kann das dafür benötigte Wissen angeeignet werden. Schließlich werden die erhaltenen Ergebnisse mit den in der Literatur gefundenen Analysen der gleichen Spektren verglichen

Multimodales kollaboratives Zeichensystem für blinde Benutzer

Bilder und grafische Darstellungen gehören heutzutage zu den gängigen Kommunikationsmitteln und Möglichkeiten des Informationsaustauschs sowie der Wissensvermittlung. Das bildliche Medium kann allerdings, wenn es rein visuell präsentiert wird, ganze Nutzergruppen ausschließen. Blinde Menschen benötigen beispielsweise Alternativtexte oder taktile Darstellungen, um Zugang zu grafischen Informationen erhalten zu können. Diese müssen jedoch an die speziellen Bedürfnisse von blinden und hochgradig sehbehinderten Menschen angepasst sein. Eine Übertragung von visuellen Grafiken in eine taktile Darstellung erfolgt meist durch sehende Grafikautoren und -autorinnen, die teilweise nur wenig Erfahrung auf dem Gebiet der taktilen Grafiktranskription haben. Die alleinige Anwendung von Kriterienkatalogen und Richtlinien über die Umsetzung guter taktiler Grafiken scheint dabei nicht ausreichend zu sein, um qualitativ hochwertige und gut verständliche grafisch-taktile Materialien bereitzustellen. Die direkte Einbeziehung einer sehbehinderten Person in den Transkriptionsprozess soll diese Problematik angehen, um Verständnis- und Qualitätsproblemen vorzubeugen. Großflächige dynamisch taktile Displays können einen nicht-visuellen Zugang zu Grafiken ermöglichen. Es lassen sich so auch dynamische Veränderungen an Grafiken vermitteln. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein kollaborativer Zeichenarbeitsplatz für taktile Grafiken entwickelt, welcher es unter Einsatz eines taktilen Flächendisplays und auditiver Ausgaben ermöglicht, eine blinde Person aktiv als Lektorin bzw. Lektor in den Entstehungsprozess einer Grafik einzubinden. Eine durchgeführte Evaluation zeigt, dass insbesondere unerfahrene sehende Personen von den Erfahrungen sehbehinderter Menschen im Umgang mit taktilen Medien profitieren können. Im Gegenzug lassen sich mit dem kollaborativen Arbeitsplatz ebenso unerfahrene sehbehinderte Personen im Umgang mit taktilen Darstellungen schulen. Neben Möglichkeiten zum Betrachten und kollaborativen Bearbeiten werden durch den zugänglichen Zeichenarbeitsplatz auch vier verschiedene Modalitäten zur Erzeugung von Formen angeboten: Formenpaletten als Text-Menüs, Gesteneingaben, Freihandzeichnen mittels drahtlosem Digitalisierungsstift und das kamerabasierte Scannen von Objektkonturen. In einer Evaluation konnte gezeigt werden, dass es mit diesen Methoden auch unerfahrenen blinden Menschen möglich ist, selbständig Zeichnungen in guter Qualität zu erstellen. Dabei präferieren sie jedoch robuste und verlässliche Eingabemethoden, wie Text-Menüs, gegenüber Modalitäten, die ein gewisses Maß an Können und Übung voraussetzen oder einen zusätzlichen technisch aufwendigen Aufbau benötigen.Pictures and graphical data are common communication media for conveying information and know\-ledge. However, these media might exclude large user groups, for instance visually impaired people, if they are offered in visual form only. Textual descriptions as well as tactile graphics may offer access to graphical information but have to be adapted to the special needs of visually impaired and blind readers. The translation from visual into tactile graphics is usually implemented by sighted graphic authors, some of whom have little experience in creating proper tactile graphics. Applying only recommendations and best practices for preparing tactile graphics does not seem sufficient to provide intelligible, high-quality tactile materials. Including a visually impaired person in the process of creating a tactile graphic should prevent such quality and intelligibility issues. Large dynamic tactile displays offer non-visual access to graphics; even dynamic changes can be conveyed. As part of this thesis, a collaborative drawing workstation was developed. This workstation utilizes a tactile display as well as auditory output to actively involve a blind person as a lector in the drawing process. The evaluation demonstrates that inexperienced sighted graphic authors, in particular, can be\-ne\-fit from the knowledge of a blind person who is accustomed to handling tactile media. Furthermore, inexperienced visually impaired people may be trained in reading tactile graphics with the help of the collaborative drawing workstation. In addition to exploring and manipulating existing graphics, the accessible drawing workstation offers four different modalities to create tactile shapes: text-based shape-palette-menus, gestural drawing, freehand drawings using a wireless stylus and scanning object silhouettes by a ToF-camera. The evaluation confirms that even untrained blind users can create drawings in good quality by using the accessible drawing workstation. However, users seem to prefer robust, reliable modalities for drawing, such as text menus, over modalities which require a certain level of skill or additional technical effort

Touch- and Walkable Virtual Reality to Support Blind and Visually Impaired Peoples‘ Building Exploration in the Context of Orientation and Mobility

Der Zugang zu digitalen Inhalten und Informationen wird immer wichtiger für eine erfolgreiche Teilnahme an der heutigen, zunehmend digitalisierten Zivilgesellschaft. Solche Informationen werden meist visuell präsentiert, was den Zugang für blinde und sehbehinderte Menschen einschränkt. Die grundlegendste Barriere ist oft die elementare Orientierung und Mobilität (und folglich die soziale Mobilität), einschließlich der Erlangung von Kenntnissen über unbekannte Gebäude vor deren Besuch. Um solche Barrieren zu überbrücken, sollten technische Hilfsmittel entwickelt und eingesetzt werden. Es ist ein Kompromiss zwischen technologisch niedrigschwellig zugänglichen und verbreitbaren Hilfsmitteln und interaktiv-adaptiven, aber komplexen Systemen erforderlich. Die Anpassung der Technologie der virtuellen Realität (VR) umfasst ein breites Spektrum an Entwicklungs- und Entscheidungsoptionen. Die Hauptvorteile der VR-Technologie sind die erhöhte Interaktivität, die Aktualisierbarkeit und die Möglichkeit, virtuelle Räume und Modelle als Abbilder von realen Räumen zu erkunden, ohne dass reale Gefahren und die begrenzte Verfügbarkeit von sehenden Helfern auftreten. Virtuelle Objekte und Umgebungen haben jedoch keine physische Beschaffenheit. Ziel dieser Arbeit ist es daher zu erforschen, welche VR-Interaktionsformen sinnvoll sind (d.h. ein angemessenes Verbreitungspotenzial bieten), um virtuelle Repräsentationen realer Gebäude im Kontext von Orientierung und Mobilität berührbar oder begehbar zu machen. Obwohl es bereits inhaltlich und technisch disjunkte Entwicklungen und Evaluationen zur VR-Technologie gibt, fehlt es an empirischer Evidenz. Zusätzlich bietet diese Arbeit einen Überblick über die verschiedenen Interaktionen. Nach einer Betrachtung der menschlichen Physiologie, Hilfsmittel (z.B. taktile Karten) und technologischen Eigenschaften wird der aktuelle Stand der Technik von VR vorgestellt und die Anwendung für blinde und sehbehinderte Nutzer und der Weg dorthin durch die Einführung einer neuartigen Taxonomie diskutiert. Neben der Interaktion selbst werden Merkmale des Nutzers und des Geräts, der Anwendungskontext oder die nutzerzentrierte Entwicklung bzw. Evaluation als Klassifikatoren herangezogen. Begründet und motiviert werden die folgenden Kapitel durch explorative Ansätze, d.h. im Bereich 'small scale' (mit sogenannten Datenhandschuhen) und im Bereich 'large scale' (mit einer avatargesteuerten VR-Fortbewegung). Die folgenden Kapitel führen empirische Studien mit blinden und sehbehinderten Nutzern durch und geben einen formativen Einblick, wie virtuelle Objekte in Reichweite der Hände mit haptischem Feedback erfasst werden können und wie verschiedene Arten der VR-Fortbewegung zur Erkundung virtueller Umgebungen eingesetzt werden können. Daraus werden geräteunabhängige technologische Möglichkeiten und auch Herausforderungen für weitere Verbesserungen abgeleitet. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse kann sich die weitere Forschung auf Aspekte wie die spezifische Gestaltung interaktiver Elemente, zeitlich und räumlich kollaborative Anwendungsszenarien und die Evaluation eines gesamten Anwendungsworkflows (d.h. Scannen der realen Umgebung und virtuelle Erkundung zu Trainingszwecken sowie die Gestaltung der gesamten Anwendung in einer langfristig barrierefreien Weise) konzentrieren.Access to digital content and information is becoming increasingly important for successful participation in today's increasingly digitized civil society. Such information is mostly presented visually, which restricts access for blind and visually impaired people. The most fundamental barrier is often basic orientation and mobility (and consequently, social mobility), including gaining knowledge about unknown buildings before visiting them. To bridge such barriers, technological aids should be developed and deployed. A trade-off is needed between technologically low-threshold accessible and disseminable aids and interactive-adaptive but complex systems. The adaptation of virtual reality (VR) technology spans a wide range of development and decision options. The main benefits of VR technology are increased interactivity, updatability, and the possibility to explore virtual spaces as proxies of real ones without real-world hazards and the limited availability of sighted assistants. However, virtual objects and environments have no physicality. Therefore, this thesis aims to research which VR interaction forms are reasonable (i.e., offering a reasonable dissemination potential) to make virtual representations of real buildings touchable or walkable in the context of orientation and mobility. Although there are already content and technology disjunctive developments and evaluations on VR technology, there is a lack of empirical evidence. Additionally, this thesis provides a survey between different interactions. Having considered the human physiology, assistive media (e.g., tactile maps), and technological characteristics, the current state of the art of VR is introduced, and the application for blind and visually impaired users and the way to get there is discussed by introducing a novel taxonomy. In addition to the interaction itself, characteristics of the user and the device, the application context, or the user-centered development respectively evaluation are used as classifiers. Thus, the following chapters are justified and motivated by explorative approaches, i.e., in the group of 'small scale' (using so-called data gloves) and in the scale of 'large scale' (using an avatar-controlled VR locomotion) approaches. The following chapters conduct empirical studies with blind and visually impaired users and give formative insight into how virtual objects within hands' reach can be grasped using haptic feedback and how different kinds of VR locomotion implementation can be applied to explore virtual environments. Thus, device-independent technological possibilities and also challenges for further improvements are derived. On the basis of this knowledge, subsequent research can be focused on aspects such as the specific design of interactive elements, temporally and spatially collaborative application scenarios, and the evaluation of an entire application workflow (i.e., scanning the real environment and exploring it virtually for training purposes, as well as designing the entire application in a long-term accessible manner)

Schematisation in Hard-copy Tactile Orientation Maps

This dissertation investigates schematisation of computer-generated tactile orientation maps that support mediation of spatial knowledge of unknown urban environments. Computergenerated tactile orientation maps are designed to provide the blind with an overall impression of their surroundings. Their details are displayed by means of elevated features that are created by embossers and can be distinguished by touch. The initial observation of this dissertation states that only very little information is actually transported through tactile maps owing to the coarse resolution of tactual senses and the cognitive effort involved in the serial exploration of tactile maps. However, the differences between computer-generated, embossed tactile maps and manufactured, deep-drawn tactile maps are significant. Therefore the possibilities and confines of communicating information through tactile maps produced with embossers is a primary area of research. This dissertation has been able to demonstrate that the quality of embossed prints is an almost equal alternative to traditionally manufactured deep-drawn maps. Their great advantage is fast and individual production and (apart from the initial procurement costs for the printer)low price, accessibility and easy understanding without the need of prior time-consuming training. Simplification of tactile maps is essential, even more so than in other maps. It can be achieved by selecting a limited number from all map elements available. Qualitative simplification through schematisation may present an additional option to simplification through quantitative selection. In this context schematisation is understood as cognitively motivated simplification of geometry and synchronised maintenance of topology. Rather than further reducing the number of displayed objects, the investigation concentrates on how the presentation of different forms of streets (natural vs. straightened) and junctions (natural vs. prototypical) affects the transfer of knowledge. In a second area of research, a thesis establishes that qualitative simplification of tactile orientation maps through schematisation can enhance their usability and make them easier to understand than maps that have not been schematised. The dissertation shows that simplifying street forms and limiting them to prototypical junctions does not only accelerate map exploration but also has a beneficial influence on retention performance. The majority of participants that took part in the investigation selected a combination of both as their preferred display option. Tactile maps that have to be tediously explored through touch, uncovering every detail, complicate attaining a first impression or an overall perception. A third area of research is examined, establishing which means could facilitate map readersâ options to discover certain objects on the map quickly and without possessing a complete overview. Three types of aids are examined: guiding lines leading from the frame of the map to the object, position indicators represented by position markers at the frame of the map and coordinate specifications found within a grid on the map. The dissertation shows that all three varieties can be realised by embossers. Although a guiding line proves to be fast in size A4 tactile maps containing only one target object and few distracting objects, it also impedes further exploration of the map (similar to the grid). In the following, advantages and drawbacks of the various aids in this and other applications are discussed. In conclusion the dissertation elaborates on the linking points of all three examinations. They connect and it is argued that cognitively motivated simplification should be a principle of construction for embossed tactile orientation maps in order to support their use and comprehension. A summary establishes the recommendations that result from this dissertation regarding construction of tactile orientation maps considering the limitations through embosser constraints. Then I deliberate how to adapt schematisation of other maps contingent to intended function, previous knowledge of the map reader, and the relation between the time in which knowledge is acquired and the time it is employed. Closing the dissertation, I provide an insight into its confines and deductions and finish with a prospective view to possible transfers of the findings to other applications, e.g. multimedia or interactive maps on pin-matrix displays and devices

Evaluation of blood tests to assess the health status of harbor seals (Phoca vitulina vitulina) of the German North Sea

Four different blood tests were applied on harbor seals (Phoca vitulina vitulina): differential hemogram, phagocytosis, respiratory burst and serum protein electrophoresis. Results of this thesis provide reference values not previously described for the applied assays for three different harbor seal groups (free-ranging, rehabilitated, and captive). High sample sizes allowed further sub-divisions of the seal groups for most values and additional differences between these sub-groups could be analyzed. The different assays applied in this thesis proved to complement one another. They demonstrated that the differential hemogram is an important tool to gain a broad overview of the health status of the animals. Results of the phagocytosis and respiratory burst test are more sensitive and show deviant behavior of the immune system earlier than the differential hemogram might do. The serum protein electrophoresis looks from the humoral side onto the immune defense

Neue Ansätze zur Speicherzugriffsanalyse paralleler Anwendungen mit gemeinsam genutztem Adressraum

Vor dem Hintergrund stetig wachsender Anforderungen an skalierbare Architekturen und Programme im Hochleistungsrechnen haben sich in den letzten Jahren neue Programmiermodelle als Alternativen zu den bisher verwendeten Nachrichten-basierten Modellen etabliert. Verteilte Anwendungen können heutzutage durch asynchrone, einseitige Speicherzugriffe auf nicht knoten-lokale Speicherbereiche zugreifen, so dass sich ein gemeinsam genutzter Adressraum über alle Knoten aufspannt. Das darauf aufsetzende PGAS-Programmiermodell eröffnet neue Wege zur Entwicklung leistungsfähiger Programme, birgt aber auch neue Herausforderungen zur Sicherstellung der Programmkorrektheit und -effizienz. Diese Dissertation leistet einen Beitrag zum systematischen Verständnis von parallelen verteilten Anwendungen mit gemeinsam genutztem Adressraum. Der Fokus liegt dabei auf der Analyse des Zusammenspiels von asynchronen und synchronen Speicherzugriffen in diesem Adressraum. Das in der Dissertation vorgestellte Konzept des Speicherzugriffsdiagramms erschließt dem Programmierer eine neue Analyseperspektive. Das zugrunde liegende Task-Graph-Modell wurde erweitert, so dass die kausalen Beziehungen zwischen asynchronen Speicherzugriffen und anderen Programmereignissen präzise abgebildet werden. Durch eine Anpassung des Modells kann für die im allgemeinen Fall NP-vollständige Berechnung von Synchronisationsbeziehungen in einem Task Graphen ein Algorithmus angegeben werden, der diese Berechnung in quasi-linearer Zeit durchführt. Die Dissertation demonstriert die Anwendung der entwickelten Methoden an mehreren Beispielen aus der Forschungspraxis. Dabei wird die Zweckmäßigkeit von Speicherzugriffsdiagrammen zum Veranschaulichen der logischen Ursachen von Programmfehlern oder Performance-Schwachstellen deutlich. Ein weiteres Resultat der Dissertation ist der Prototyp eines neuartigen Analysewerkzeugs, welches bereits in mehreren Forschungseinrichtungen genutzt wird