Pattern-basierte Definition der Datenbereitstellung für Simulationen zu Strukturänderungen in Knochen

Workflows haben sich im Business Bereich bereits seit langem bewährt. Nun werden sie auch im wissenschaftlichen Bereich immer häufiger eingesetzt. Eines der Haupteinsatzgebiete ist die Modellierung von Simulationsabläufen. Oftmals müssen dabei riesige Datensätze in unterschiedlichen Formaten für die Simulationsumgebung bereitgestellt und in passende Formate transformiert werden. Dies führt dazu, dass sich Wissenschaftler nicht mehr auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren können und erhöht das Risiko von Fehlern bei der Umsetzung der Datenbereitstellung. Eine Möglichkeit dieses Problem zu lösen sind sogenannte Workflow Patterns. Patterns reduzieren die Menge an Eingabevariablen die ein Wissenschaftler vor der Ausführung einer Simulation bereitstellen muss und abstrahieren komplexe Datentransfer- und Transformationsschritte. Dadurch kommt es zu einer Trennung der Zuständigkeiten bei der Implementierung einer Simulation. Wissenschaftler können sich auf die eigentliche Simulation konzentrieren, während beispielsweise Datenbank Experten die nötigen Patterns für die Datenbereitstellung implementieren. Im Zentrum dieser Arbeit steht die Implementierung einer Simulation der Strukturänderungen in Knochen. Im Rahmen dieser Arbeit werden zwei Workflows für diese Simulation angepasst. Außerdem werden für die Datenbereitstellungsschritte der beiden Workflows entsprechende Patterns für jede Ebene der Patternhierarchie erarbeitet und deren Transformation mittels entsprechender Abbildungsregeln und zugehöriger Metadaten bis hin zu ausführbaren Workflowfragmenten implementiert. Abschließend werden die erarbeiteten Patterns auf ihre Abstraktionsunterstützung, sowie generische Einsetzbarkeit hin bewertet

Abbildung von Datenmanagementpatterns auf ausführbare Workflowfragmente

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Abbildung von Datenmanagementpatterns auf ausführbare Workflowfragmente. Zunächst werden Gründe und mögliche Szenarien für eine Abbildung von Datenmanagementpatterns während der Laufzeit eines Workflows beschrieben. Dann werden unterschiedliche Technologien für die Umsetzung einer Systemkomponente für eine solche Abbildung zur Laufzeit in Bezug auf die Anforderungen dieser Arbeit untersucht und bewertet. Anschließend wird ein Konzept für eine neue Systemkomponente, die die Abbildung von Datenmanagementpatterns sowohl zur Laufzeit als auch während der Modellierung erlaubt, vorgestellt und die Implementierung dieser Komponente beschrieben. Der Workflow der neuen Patterntransformation zur Laufzeit wird anhand eines Workflows zur biomechanischen Simulation von Strukturänderungen in Knochen gemessen und bewertet. Zuletzt werden Ansätze für die Umsetzung eines Sichtenkonzepts auf die Abstraktionsstufen der Patterns und die Optimierung der Datenbereitstellung durch Datenmanagementpatterns beschrieben

A critical comparison of cell-based sensor systems for the detection of Cr(VI) in aquatic environment

The toxicity of chromium ions was investigated using mammalian cell cultures on impedance sensors as well as physiological in vitro sensor systems. The performance of commercially available systems like the 2500 Analyzing System (Bionas), xCELLigence (Roche) and Cytosensor Microphysiometer (Molecular Devices) was compared with a novel CMOS-based impedance-to-frequency converter device. Cell-based sensor systems are shown to be powerful tools to detect Cr(VI) pollutions within several hours in the range of multinational drinking water regulations. The ability to distinguish between toxic Cr(VI) and non-toxic Cr(III) species is one advantage of these integral sensor systems. Impedance only devices are not sufficient for the fast detection of toxic chromium species as rapid cellular changes occur only in the respiration system and the cell physiology. © 2013 Elsevier B.V.status: publishe