One-Component Regular Variation and Graphical Modeling of Extremes

The problem of inferring the distribution of a random vector given that its norm is large requires modeling a homogeneous limiting density. We suggest an approach based on graphical models which is suitable for high-dimensional vectors. We introduce the notion of one-component regular variation to describe a function that is regularly varying in its first component. We extend the representation and Karamata's theorem to one-component regularly varying functions, probability distributions and densities, and explain why these results are fundamental in multivariate extreme-value theory. We then generalize Hammersley-Clifford theorem to relate asymptotic conditional independence to a factorization of the limiting density, and use it to model multivariate tails

Amplifier enhances ring-down spectroscopy

In recent years, investigators have adapted the principles of ringdown spectroscopy (see sidebar, facing page) to fiber optic configurations by placing high reflectors on each end of a fiber and observing the ringdown time of an injected pulse. But a major drawback is the difficulty of creating a low-loss, high-Q resonator in an optical fiber

Business process management tools as a measure of customer-centric maturity

In application of business process management (BPM) tools in European commercial sectors, this paper examines current maturity of customer centricity construct (CC) as an emerging dimension of competition and as a potential strategic management direction for the future of business. Processes are one of the key components of transformation in the CC roadmap. Particular departments are more customer orientated than others, and processes, customer-centric expertise, and approach can be built and utilized starting from them. Positive items within a current business process that only involve minor modification could be the basis for that. The evidence of movement on the customer-centric roadmap is found. BPM in European telecommunications, banking, utility and retail sector supports roadmap towards customer-centricity in process view, process alignment and process optimization. However, the movement is partial and not flawless, as BPM hasn’t been inquired for supporting many of customer-centric dimensions

Homochiral oligopeptides by chiral amplification: Interpretation of experimental data with a copolymerization model

We present a differential rate equation model of chiral polymerization based on a simple copolymerization scheme in which the enantiomers are added to, or removed from, the homochiral or heterochiral chains (reversible stepwise isodesmic growth or dissociation). The model is set up for closed systems and takes into account the corresponding thermodynamic constraints implied by the reversible monomer attachments, while obeying a constant mass constraint. In its simplest form, the model depends on a single variable rate constant, the maximum chain length N, and the initial concentrations. We have fit the model to the experimental data from the Rehovot group on lattice-controlled chiral amplification of oligopeptides. We find in all the chemical systems employed except for one, that the model fits the measured relative abundances of the oligopetides with higher degrees of correlation than from a purely random polymerization process.Comment: 18 pages, 12 figures, 9 table

Payload crew interface design criteria and techniques. Task 1: Inflight operations and training for payloads

Guidelines are developed for use in control and display panel design for payload operations performed on the aft flight deck of the orbiter. Preliminary payload procedures are defined. Crew operational concepts are developed. Payloads selected for operational simulations were the shuttle UV optical telescope (SUOT), the deep sky UV survey telescope (DUST), and the shuttle UV stellar spectrograph (SUSS). The advanced technology laboratory payload consisting of 11 experiments was selected for a detailed evaluation because of the availability of operational data and its operational complexity

Breeding for Nitrogen Use Efficiency in Soft Red Winter Wheat

Nitrogen use efficient (NUE) wheat varieties have potential to reduce input costs for growers, limit N runoff into water ways, and increase wheat adaptability to warmer environments. Previous studies have done little to explain the genetic basis for NUE and components, nitrogen uptake efficiency (NUpE) and nitrogen utilization efficiency (NUtE). Four studies were conducted to 1) determine genotypic stability of NUE under high and low N regimes and under warming 2) determine effect of warming on NUE 3) indentify QTL associated with NUE components 4) assess the utility of canopy spectral reflectance (CSR) as a high-throughput phenotyping device for NUE. Genotypic response to N stress or warming varied. Uptake efficiency was found to be more important than utilization efficiency to genotypic performance under high and low N environments and under warming. Selection under low N for NUpE and under high N for NUtE most efficiently identified NUE varieties. Uptake and utilization were lower under warming due to quickened development. No strong correlations between the CSR indices and NUE existed. No QTL were found to be significantly associated with NUE components. Further research into the mechanisms controlling NUE and to reveal plant response to N stress and under warming is necessary

Comparison of macro- and microscopic solutions of the Riemann problem I. Supercritical shock tube and expansion into vacuum

The Riemann problem is a fundamental concept in the development of numerical methods for the macroscopic flow equations. It allows the resolution of discontinuities in the solution, such as shock waves, and provides a powerful tool for the construction of numerical flux functions. A natural extension of the Riemann problem involves two phases, a liquid and a vapour phase which undergo phase change at the material boundary. For this problem, we aim at a comparison with the macroscopic solution from molecular dynamics simulations. In this work, as a first step, the macroscopic solution of two important Riemann problem scenarios, the supercritical shock tube and the expansion into vacuum, were compared to microscopic solutions produced by molecular dynamics simulations. High fidelity equations of state were used to accurately approximate the material behaviour of the model fluid. The results of both scenarios compare almost perfect with each other. During the vacuum expansion, the fluid obtained a state of non-equilibrium, where the microscopic and macroscopic solutions start to diverge. A limiting case was shown, where liquid droplets appeared in the expansion fan, which was approximated by the macroscopic solution, assuming an undercooled vapour.DFG, 84292822, TRR 75: Tropfendynamische Prozesse unter extremen Umgebungsbedingunge

Exploring and modelling the influence of spectral light composition on soybean (Glycine max (L.) Merr.)

The development of soybean cultivars for the climatic conditions in Europe is an urgent need in order to increase the European production and to decrease the dependence of imported soybean. A speed breeding system can accelerate the process of developing new cultivars by growing more generations per season in climate chambers. The project MoLED-Plant aimed towards the development of a speed breeding system for soybean under LED lighting. The major objectives of this thesis were to: (i) construct a three dimensional model of an LED chamber to simulate micro-light climate, (ii) develop a functional-structural plant (FSP) model of soybean and derive a blue photon flux density (BPFD) response curve from simulations, (iii) apply the FSP model with the integrated response curve for spectral optimization, (iv) explore the influence of BPFD under constant photosynthetic photon flux density (PPFD), and (v) disentangle the influence of red to far-red ratio (R:FR) and PPFD on the shade avoidance response (SAR). The objectives were fulfilled with a combination of FSP modelling in the Growth Grammar-related Interactive Modelling Platform (GroIMP) and plant experiments under multiple spectra in LED chambers. The presented LED chamber model was the first three dimensional environment, which was developed for spectral optimizations in indoor farming using FSP modeling. Measurements performed with a spectrometer in multiple heights and orientations were compared to simulations recorded with a virtual sensor at the same locations. The model was evaluated as a tool for assessment of spectral light heterogeneity under an alternative placement of the LED modules. Applying the model can assist in choosing the best chamber design and placements of LEDs to assure homogeneous light conditions. Subsequently, static soybean plants were incorporated into the chamber model. Comparison of light simulations and measurements from below the soybean canopy in four reconstructed scenarios assured a good simulation of micro-light climate. The model was applied to simulate the effect of an increased plant density in an experiment in the chamber. The simulations of light homogeneity in the experimental setup can assist in choosing the optimal design. The developed dynamic FSP model of soybean within the chamber model represents the first FSP model with an integrated response to BPFD. The soybean model was calibrated with data from BPFD experiments. From simulations, a common response curve of internode elongation to the perceived BPFD was derived for the second and third internode. The response curve was integrated in the model and was applied for spectral optimization in a chamber scenario with an alternative high reflective bottom material. The soybean response to BPFD under constant PPFD and the influence of R:FR and PPFD on SAR was explored by designing specific spectra from LEDs. Soybean experiments were performed under six levels of BPFD (60-310 µmol m-2 s-1) and constant PPFD (400 µmol m-2 s-1). Plant height and biomass decreased, leaf mass ratio increased and the ratio of stem biomass (internode plus petiole) translocated to the internode decreased under high BPFD. Three soybean cultivars were grown under nine light treatments to disentangle the effect of R:FR and PPFD. Internode elongation responded mainly to low PPFD with an additive effect from low R:FR, whereas petiole elongation was influenced to a great extent by low R:FR. In the context of SAR, petiole elongation can be seen as the main response to the threat of shade (high PPFD and low R:FR) and both petiole and internode elongation as the response to true shade (low PPFD and low R:FR). This thesis showed how PPFD, BPFD and R:FR work both independently, antagonistically and synergistically on the physiology and morphology of soybean. The increased insight in these responses can e.g. support crop breeding and spectral optimization in indoor farming. Furthermore, interesting and important objectives for future research were identified. These experiments should include physiological measurements for a deeper understanding of interactions and underlying mechanisms. Spectral optimization of indoor farming depends on the purpose of the production. For instance, a high BPFD of 260 µmol m-2 s-1 was optimal for speed breeding, whereas an intermediate BPFD would be preferable to increase biomass. Comprehensive investigation of spectral influence on plant physiology and morphology is necessary to fully utilize the spectral flexibility of LED lighting. The developed FSP model of soybean in a virtual LED chamber represents an important step towards utilizing the advantages of FSP modelling by simulation of a wide variety of scenarios. The model can be adjusted or extended depending on the purpose of the model. It can be calibrated for other crop species and the setting of the chamber dimensions can be changed.Die Züchtung von Sojabohnensorten für europäische Klimabedingungen ist eine dringende Notwendigkeit, um die europäische Produktion zu steigern. Speed-züchtung kann den Prozess der Entwicklung neuer Sorten beschleunigen, indem mehr Generationen pro Saison in Klimakammern wachsen. Das Projekt MoLED-Plant zielte auf die Entwicklung eines Speed-Züchtungssystems für Sojabohne unter LED-Beleuchtung ab. Wichtig für das Speed-Züchtungssystem war es, ein Spektrum zu definieren, dass die Blüte nicht verzögert, um die Ernte von mindestens einem Sojabohnensamen in kurzer Zeit zu ermöglichen. Außerdem sollte das Spektrum niedrige Pflanzen fördern, um Platz für mehr übereinanderstehende Pflanzen zu schaffen. Die Hauptziele dieser Arbeit waren: (i) ein dreidimensionales Modell einer LED-Kammer zur Simulation des Mikrolichtklimas zu konstruieren, (ii) ein funktional-strukturellen Pflanzen (FSP)-Modell von Sojabohne zu entwickeln und eine blauen Photonen-Flussdichte (BPFD)-Reaktionskurve aus Simulationen abzuleiten, (iii) das FSP-Modell mit der integrierten Reaktionskurve zur spektralen Optimierung anzuwenden, (iv) den BPFD unter konstanter photosynthetische Photonen-Flussdichte (PPFD) zu untersuchen und (v) den Einfluss von Rot-Fernrot-Verhältnis (R:FR) und PPFD auf Schattenvermeidungsreaktion (SAR) zu trennen. Die Ziele wurden mit einer Kombination aus FSP-Modellierung in der Growth Grammar-related Interactive Modelling Platform (GroIMP) und Pflanzenversuchen unter mehreren Spektren in LED-Kammern erreicht. Das vorgestellte LED-Kammermodell war die erste dreidimensionale Umgebung, die für spektrale Optimierungen des Indoor-Farmings mittels FSP-Modellierung entwickelt wurde. Messungen wurden mit einem Spektrometer in mehreren Höhen und Orientierungen durchgeführt und mit Simulationen verglichen, die mit einem virtuellen Sensor an den gleichen Stellen aufgezeichnet wurden. Das Modell wurde als Instrument zur Beurteilung der spektralen Lichtheterogenität mit einer alternativen Platzierung der LED-Module bewertet. Die Anwendung des Modells kann bei der Auswahl des besten Kammerdesigns und der besten LED-Platzierung helfen, um homogene Lichtverhältnisse zu gewährleisten. Anschließend wurden statische Pflanzen in das Kammermodell integriert. Der Vergleich von Lichtsimulationen und Messungen unterhalb der Sojablätter in vier rekonstruierten Szenarien stellte eine gute Simulation des Mikrolichtklimas sicher. Das Modell wurde angewendet, um den Effekt einer erhöhten Pflanzendichte auf die Lichthomogenität in der Kammer zu simulieren. Die Simulationen können bei der Auswahl des optimalen Versuchsaufbaus helfen. Das entwickelte dynamische FSP-Modell mit der Sojabohne innerhalb der Kammer stellt das erste FSP-Modell mit einer integrierten Reaktion auf die BPFD dar. Das Sojabohnenmodell wurde mit Daten aus BPFD-Versuchen kalibriert. Aus Simulationen wurden für das zweite und dritte Internodium eine gemeinsame Reaktionskurve der Internodienstreckung auf die wahrgenommene BPFD abgeleitet. Die Reaktionskurve wurde in das Modell integriert und zur spektralen Optimierung in einem Kammerszenario mit einem alternativen hochreflektierenden Bodenmaterial eingesetzt. Die Reaktion der Sojabohne auf BPFD bei konstanter PPFD und der Einfluss von R:FR und PPFD auf SAR wurde durch die Gestaltung spezifischer Spektren von LEDs untersucht. Es wurden Versuche mit Sojabohnen unter sechs Stufen von BPFD (60-310 µmol m-2 s-1) und konstanter PPFD (400 µmol m-2 s-1) durchgeführt. Pflanzenhöhe und Biomasse wurden verringert, das Blattmassenverhältnis wurde erhöht und der Anteil der Stängelbiomasse (Internodium plus Blattstiel), die in die Internodien verlagert wurde, nahm unter hoher BPFD ab. Drei Sojabohnensorten wurden unter neun Lichtbehandlungen angebaut, um den Einfluss von R:FR und PPFD zu trennen. Die Internodienstreckung reagierte hauptsächlich auf niedrige PPFD mit einem additiven Effekt von niedrigem R:FR, während die Blattstielstreckung weitestgehend durch niedriges R:FR beeinflusst wurde. Diese Arbeit zeigte, wie PPFD, BPFD und R:FR sowohl unabhängig als auch antagonistisch und synergistisch die Physiologie und Morphologie der Sojabohne beeinflussen. Der erhöhte Einblick in diese Reaktionen kann z.B. die Pflanzenzüchtung und die spektrale Optimierung im Indoor-Farming unterstützen. Außerdem wurden interessante und wichtige Ziele für die zukünftige Forschung identifiziert. Diese Versuche sollten physiologische Messungen zum tieferen Verständnis von Wechselwirkungen und zugrundeliegenden Mechanismen beinhalten. Das entwickelte FSP-Modell der Sojabohne in einer virtuellen LED-Kammer stellt einen wichtigen Schritt dar, um die Vorteile der FSP-Modellierung durch Simulation verschiedener Szenarien zu nutzen

Exploring and modelling the influence of spectral light composition on soybean (Glycine max (L.) Merr.)

The development of soybean cultivars for the climatic conditions in Europe is an urgent need in order to increase the European production and to decrease the dependence of imported soybean. A speed breeding system can accelerate the process of developing new cultivars by growing more generations per season in climate chambers. The project MoLED-Plant aimed towards the development of a speed breeding system for soybean under LED lighting. The major objectives of this thesis were to: (i) construct a three dimensional model of an LED chamber to simulate micro-light climate, (ii) develop a functional-structural plant (FSP) model of soybean and derive a blue photon flux density (BPFD) response curve from simulations, (iii) apply the FSP model with the integrated response curve for spectral optimization, (iv) explore the influence of BPFD under constant photosynthetic photon flux density (PPFD), and (v) disentangle the influence of red to far-red ratio (R:FR) and PPFD on the shade avoidance response (SAR). The objectives were fulfilled with a combination of FSP modelling in the Growth Grammar-related Interactive Modelling Platform (GroIMP) and plant experiments under multiple spectra in LED chambers. The presented LED chamber model was the first three dimensional environment, which was developed for spectral optimizations in indoor farming using FSP modeling. Measurements performed with a spectrometer in multiple heights and orientations were compared to simulations recorded with a virtual sensor at the same locations. The model was evaluated as a tool for assessment of spectral light heterogeneity under an alternative placement of the LED modules. Applying the model can assist in choosing the best chamber design and placements of LEDs to assure homogeneous light conditions. Subsequently, static soybean plants were incorporated into the chamber model. Comparison of light simulations and measurements from below the soybean canopy in four reconstructed scenarios assured a good simulation of micro-light climate. The model was applied to simulate the effect of an increased plant density in an experiment in the chamber. The simulations of light homogeneity in the experimental setup can assist in choosing the optimal design. The developed dynamic FSP model of soybean within the chamber model represents the first FSP model with an integrated response to BPFD. The soybean model was calibrated with data from BPFD experiments. From simulations, a common response curve of internode elongation to the perceived BPFD was derived for the second and third internode. The response curve was integrated in the model and was applied for spectral optimization in a chamber scenario with an alternative high reflective bottom material. The soybean response to BPFD under constant PPFD and the influence of R:FR and PPFD on SAR was explored by designing specific spectra from LEDs. Soybean experiments were performed under six levels of BPFD (60-310 µmol m-2 s-1) and constant PPFD (400 µmol m-2 s-1). Plant height and biomass decreased, leaf mass ratio increased and the ratio of stem biomass (internode plus petiole) translocated to the internode decreased under high BPFD. Three soybean cultivars were grown under nine light treatments to disentangle the effect of R:FR and PPFD. Internode elongation responded mainly to low PPFD with an additive effect from low R:FR, whereas petiole elongation was influenced to a great extent by low R:FR. In the context of SAR, petiole elongation can be seen as the main response to the threat of shade (high PPFD and low R:FR) and both petiole and internode elongation as the response to true shade (low PPFD and low R:FR). This thesis showed how PPFD, BPFD and R:FR work both independently, antagonistically and synergistically on the physiology and morphology of soybean. The increased insight in these responses can e.g. support crop breeding and spectral optimization in indoor farming. Furthermore, interesting and important objectives for future research were identified. These experiments should include physiological measurements for a deeper understanding of interactions and underlying mechanisms. Spectral optimization of indoor farming depends on the purpose of the production. For instance, a high BPFD of 260 µmol m-2 s-1 was optimal for speed breeding, whereas an intermediate BPFD would be preferable to increase biomass. Comprehensive investigation of spectral influence on plant physiology and morphology is necessary to fully utilize the spectral flexibility of LED lighting. The developed FSP model of soybean in a virtual LED chamber represents an important step towards utilizing the advantages of FSP modelling by simulation of a wide variety of scenarios. The model can be adjusted or extended depending on the purpose of the model. It can be calibrated for other crop species and the setting of the chamber dimensions can be changed.Die Züchtung von Sojabohnensorten für europäische Klimabedingungen ist eine dringende Notwendigkeit, um die europäische Produktion zu steigern. Speed-züchtung kann den Prozess der Entwicklung neuer Sorten beschleunigen, indem mehr Generationen pro Saison in Klimakammern wachsen. Das Projekt MoLED-Plant zielte auf die Entwicklung eines Speed-Züchtungssystems für Sojabohne unter LED-Beleuchtung ab. Wichtig für das Speed-Züchtungssystem war es, ein Spektrum zu definieren, dass die Blüte nicht verzögert, um die Ernte von mindestens einem Sojabohnensamen in kurzer Zeit zu ermöglichen. Außerdem sollte das Spektrum niedrige Pflanzen fördern, um Platz für mehr übereinanderstehende Pflanzen zu schaffen. Die Hauptziele dieser Arbeit waren: (i) ein dreidimensionales Modell einer LED-Kammer zur Simulation des Mikrolichtklimas zu konstruieren, (ii) ein funktional-strukturellen Pflanzen (FSP)-Modell von Sojabohne zu entwickeln und eine blauen Photonen-Flussdichte (BPFD)-Reaktionskurve aus Simulationen abzuleiten, (iii) das FSP-Modell mit der integrierten Reaktionskurve zur spektralen Optimierung anzuwenden, (iv) den BPFD unter konstanter photosynthetische Photonen-Flussdichte (PPFD) zu untersuchen und (v) den Einfluss von Rot-Fernrot-Verhältnis (R:FR) und PPFD auf Schattenvermeidungsreaktion (SAR) zu trennen. Die Ziele wurden mit einer Kombination aus FSP-Modellierung in der Growth Grammar-related Interactive Modelling Platform (GroIMP) und Pflanzenversuchen unter mehreren Spektren in LED-Kammern erreicht. Das vorgestellte LED-Kammermodell war die erste dreidimensionale Umgebung, die für spektrale Optimierungen des Indoor-Farmings mittels FSP-Modellierung entwickelt wurde. Messungen wurden mit einem Spektrometer in mehreren Höhen und Orientierungen durchgeführt und mit Simulationen verglichen, die mit einem virtuellen Sensor an den gleichen Stellen aufgezeichnet wurden. Das Modell wurde als Instrument zur Beurteilung der spektralen Lichtheterogenität mit einer alternativen Platzierung der LED-Module bewertet. Die Anwendung des Modells kann bei der Auswahl des besten Kammerdesigns und der besten LED-Platzierung helfen, um homogene Lichtverhältnisse zu gewährleisten. Anschließend wurden statische Pflanzen in das Kammermodell integriert. Der Vergleich von Lichtsimulationen und Messungen unterhalb der Sojablätter in vier rekonstruierten Szenarien stellte eine gute Simulation des Mikrolichtklimas sicher. Das Modell wurde angewendet, um den Effekt einer erhöhten Pflanzendichte auf die Lichthomogenität in der Kammer zu simulieren. Die Simulationen können bei der Auswahl des optimalen Versuchsaufbaus helfen. Das entwickelte dynamische FSP-Modell mit der Sojabohne innerhalb der Kammer stellt das erste FSP-Modell mit einer integrierten Reaktion auf die BPFD dar. Das Sojabohnenmodell wurde mit Daten aus BPFD-Versuchen kalibriert. Aus Simulationen wurden für das zweite und dritte Internodium eine gemeinsame Reaktionskurve der Internodienstreckung auf die wahrgenommene BPFD abgeleitet. Die Reaktionskurve wurde in das Modell integriert und zur spektralen Optimierung in einem Kammerszenario mit einem alternativen hochreflektierenden Bodenmaterial eingesetzt. Die Reaktion der Sojabohne auf BPFD bei konstanter PPFD und der Einfluss von R:FR und PPFD auf SAR wurde durch die Gestaltung spezifischer Spektren von LEDs untersucht. Es wurden Versuche mit Sojabohnen unter sechs Stufen von BPFD (60-310 µmol m-2 s-1) und konstanter PPFD (400 µmol m-2 s-1) durchgeführt. Pflanzenhöhe und Biomasse wurden verringert, das Blattmassenverhältnis wurde erhöht und der Anteil der Stängelbiomasse (Internodium plus Blattstiel), die in die Internodien verlagert wurde, nahm unter hoher BPFD ab. Drei Sojabohnensorten wurden unter neun Lichtbehandlungen angebaut, um den Einfluss von R:FR und PPFD zu trennen. Die Internodienstreckung reagierte hauptsächlich auf niedrige PPFD mit einem additiven Effekt von niedrigem R:FR, während die Blattstielstreckung weitestgehend durch niedriges R:FR beeinflusst wurde. Diese Arbeit zeigte, wie PPFD, BPFD und R:FR sowohl unabhängig als auch antagonistisch und synergistisch die Physiologie und Morphologie der Sojabohne beeinflussen. Der erhöhte Einblick in diese Reaktionen kann z.B. die Pflanzenzüchtung und die spektrale Optimierung im Indoor-Farming unterstützen. Außerdem wurden interessante und wichtige Ziele für die zukünftige Forschung identifiziert. Diese Versuche sollten physiologische Messungen zum tieferen Verständnis von Wechselwirkungen und zugrundeliegenden Mechanismen beinhalten. Das entwickelte FSP-Modell der Sojabohne in einer virtuellen LED-Kammer stellt einen wichtigen Schritt dar, um die Vorteile der FSP-Modellierung durch Simulation verschiedener Szenarien zu nutzen