816 research outputs found
Molecular Dynamics of Comminution in Ball Mills
We investigate autogenous fragmentation of dry granular material in rotating
cylinders using two-dimensional molecular dynamics. By evaluation of spatial
force distributions achieved numerically for various rotation velocities we
argue that comminution occurs mainly due to the existence of force chains. A
statistical analysis of theses force chains explains the spatial distribution
of comminution efficiency in ball mills as measured experimentally by Rothkegel
and Rolf. For animated sequences of our simulations see
http://summa.physik.hu-berlin.de/~kies/Research/RotatingCylinder/rotatingcylind
er.htmlComment: 15 pages, 13 figure
Frequency and Phase Synchronization in Stochastic Systems
The phenomenon of frequency and phase synchronization in stochastic systems
requires a revision of concepts originally phrased in the context of purely
deterministic systems. Various definitions of an instantaneous phase are
presented and compared with each other with special attention payed to their
robustness with respect to noise. We review the results of an analytic approach
describing noise-induced phase synchronization in a thermal two-state system.
In this context exact expressions for the mean frequency and the phase
diffusivity are obtained that together determine the average length of locking
episodes. A recently proposed method to quantify frequency synchronization in
noisy potential systems is presented and exemplified by applying it to the
periodically driven noisy harmonic oscillator. Since this method is based on a
threshold crossing rate pioneered by S.O. Rice the related phase velocity is
termed Rice frequency. Finally, we discuss the relation between the phenomenon
of stochastic resonance and noise-enhanced phase coherence by applying the
developed concepts to the periodically driven bistable Kramers oscillator.Comment: to appear in the Chaos focus issue on "Control, communication, and
synchronization in chaotic dynamical systems
Phase locking below rate threshold in noisy model neurons
The property of a neuron to phase-lock to an oscillatory stimulus before adapting its spike rate to the stimulus frequency plays an important role for the auditory system. We investigate under which conditions neurons exhibit this phase locking below rate threshold. To this end, we simulate neurons employing the widely used leaky integrate-and-fire (LIF) model. Tuning parameters, we can arrange either an irregular spontaneous or a tonic spiking mode. When the neuron is stimulated in both modes, a significant rise of vector strength prior to a noticeable change of the spike rate can be observed. Combining analytic reasoning with numerical simulations, we trace this observation back to a modulation of interspike intervals, which itself requires spikes to be only loosely coupled. We test the limits of this conception by simulating an LIF model with threshold fatigue, which generates pronounced anticorrelations between subsequent interspike intervals. In addition we evaluate the LIF response for harmonic stimuli of various frequencies and discuss the extension to more complex stimuli. It seems that phase locking below rate threshold occurs generically for all zero mean stimuli. Finally, we discuss our findings in the context of stimulus detection
Festschrift on the occasion of Ulrike Feudelâs 60th birthday
Peer reviewedPostprin
Dissimilarity analysis based on diffusion maps
Compositional measurements from species assemblages define a high dimensional dataspace in which the data can form complex structures, termed manifolds. Comparing assemblages in this dataspace is difficult because the data is often sparse relative to its dimensionality and the complex structure of the manifold introduces bias and error in measurements of distance. Here, we apply diffusion maps, a manifold learning method, to find and characterize manifolds in highâdimensional compositional data. We show that diffusion maps embed the data in reduced dimensions in which the Euclidean distance between data points approximates the distance between them along the manifold. This is especially useful when species turnover is high, as it provides a way to measure meaningful distances between assemblages even when they harbor disjoint sets of species. We anticipate diffusion maps will therefore be particularly useful for characterizing community change over large spatial and temporal scales.</jats:p
Finite-sample frequency distributions originating from an equiprobability distribution
Given an equidistribution for probabilities p(i)=1/N, i=1..N. What is the
expected corresponding rank ordered frequency distribution f(i), i=1..N, if an
ensemble of M events is drawn?Comment: 4 pages, 4 figure
Temperament and interaction quality in the frist years of life - The longitudinal interplay of early temperament and maternal interaction quality in the context of unequal psychosocial resources
Die Bedeutung der frĂŒhen Kindheit fĂŒr die weitere Entwicklung findet in der Forschung zunehmend Beachtung. In dieser Hinsicht gelten die mĂŒtterliche InteraktionsqualitĂ€t und das Temperament des Kindes fĂŒr sich genommen beide als wichtige PrĂ€diktoren. VerstĂ€rkt werden könnte ihr Effekt durch ihre Wechselwirkung, ĂŒber die seit Jahrzehnten diskutiert wird. Die Befundlage gestaltet sich uneindeutig, jedoch gibt es Hinweise, dass die psychosozialen Ressourcen der Mutter eine Rolle dafĂŒr spielen könnten, wie sie insbesondere mit einem schwierigen Temperament ihres Kindes umgeht. Des Weiteren wurde bisher versĂ€umt, das lĂ€ngsschnittliche Zusammenspiel der Variablen zu untersuchen, obwohl der Forschungsstand eine transaktionale wechselseitige Beeinflussung vermuten lĂ€sst.
Zur Untersuchung dieser Thesen wurden zwei Studien durchgefĂŒhrt, die um eine dritte Studie ergĂ€nzt wurden, die der Untersuchung grundlegender Fragen rund um die Erfassung und das VerstĂ€ndnis frĂŒhkindlichen Temperaments diente. Die vorgelegte Synopse fasst die relevanten Theorien und Befunde zusammen, zeigt aktuelle Forschungsdesiderata auf, stellt Design und Ergebnisse der drei Studien vor und diskutiert schlieĂlich deren Implikationen fĂŒr tangierte Forschungs- und Praxisfelder. Die Studien greifen im Wesentlichen auf Daten des Nationalen Bildungspanels zurĂŒck, das an einer fĂŒr das untersuchte Alter auĂergewöhnlich groĂen Stichprobe Befragungs- und Beobachtungsdaten erhoben hat, die eine Analyse der untersuchten Fragestellung ermöglichen.
Studie 1 stĂŒtzt die ValiditĂ€t der verwendeten EinschĂ€tzungen der Mutter zum Temperament ihres Kindes und liefert Ansatzpunkte fĂŒr eine Neubewertung des Forschungsstandes zu dieser Frage. Studie 2 und 3 zeigen, dass eine geringere InteraktionsqualitĂ€t auf komplexe Weise mit einem schwierigeren Temperament assoziiert ist. FĂŒr MĂŒtter, deren psychosoziale Ressourcen nicht eingeschrĂ€nkt sind, fĂ€llt die Höhe dieses negativen Zusammenhangs im ersten Lebensjahr minimal aus, nimmt jedoch bis zum dritten Lebensjahr
kontinuierlich zu. Lagen hingegen mehrere Risikofaktoren vor, fĂŒr die von einer belastenden Wirkung auf die psychosozialen Ressourcen der Mutter ausgegangen wird, war nicht nur eine deutlich geringere InteraktionsqualitĂ€t, sondern auch ein wesentlich stĂ€rkerer Effekt des Temperaments zu beobachten. Im ersten Lebensjahr zeigten belastete MĂŒtter eine besonders niedrige InteraktionsqualitĂ€t, wenn ihr Kind ein schwieriges
Temperament aufwies, wohingegen ein einfaches Temperament die negative Wirkung der Belastungsfaktoren auf die InteraktionsqualitĂ€t sogar zu einem groĂen Teil kompensieren konnte. Im zweiten und zu Beginn des dritten Lebensjahres zeigte sich kein solcher Interaktionseffekt und auch kein Zusammenhang eines schwierigen Temperaments mit der InteraktionsqualitĂ€t belasteter MĂŒtter.
Somit konnten die Studien die besondere Rolle des frĂŒhkindlichen Temperaments bestĂ€tigen, da sie zeigen, dass der negative Effekt eines schwierigen Temperaments im ersten Lebensjahr nicht nur konditional an das Vorliegen kumulierter Belastungen geknĂŒpft ist, sondern umgekehrt auch deren negative Wirkung auf die InteraktionsqualitĂ€t konditional davon abhĂ€ngt, ob die Mutter vom Temperament ihres Kindes herausgefordert
ist. Dass ab dem zweiten Lebensjahr kein querschnittlicher Zusammenhang mehr zu beobachten ist, zeigt in Verbindung mit der hohen festgestellten PrĂ€diktivitĂ€t der InteraktionsqualitĂ€t im ersten Lebensjahr, wie wichtig es ist, betroffene Mutter-Kind-Dyaden bereits im ersten Lebensjahr zu identifizieren und zu unterstĂŒtzen, um weiteren ungĂŒnstigen Entwicklungen vorzubeugen. Daher sollten sowohl die Forschung zu frĂŒhen Interaktionen als auch die Kinder- und Jugendhilfe dem Temperament im ersten Lebensjahr kĂŒnftig mehr Beachtung schenken
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