An Algebraic Framework for the Real-Time Solution of Inverse Problems on Embedded Systems

This article presents a new approach to the real-time solution of inverse problems on embedded systems. The class of problems addressed corresponds to ordinary differential equations (ODEs) with generalized linear constraints, whereby the data from an array of sensors forms the forcing function. The solution of the equation is formulated as a least squares (LS) problem with linear constraints. The LS approach makes the method suitable for the explicit solution of inverse problems where the forcing function is perturbed by noise. The algebraic computation is partitioned into a initial preparatory step, which precomputes the matrices required for the run-time computation; and the cyclic run-time computation, which is repeated with each acquisition of sensor data. The cyclic computation consists of a single matrix-vector multiplication, in this manner computation complexity is known a-priori, fulfilling the definition of a real-time computation. Numerical testing of the new method is presented on perturbed as well as unperturbed problems; the results are compared with known analytic solutions and solutions acquired from state-of-the-art implicit solvers. The solution is implemented with model based design and uses only fundamental linear algebra; consequently, this approach supports automatic code generation for deployment on embedded systems. The targeting concept was tested via software- and processor-in-the-loop verification on two systems with different processor architectures. Finally, the method was tested on a laboratory prototype with real measurement data for the monitoring of flexible structures. The problem solved is: the real-time overconstrained reconstruction of a curve from measured gradients. Such systems are commonly encountered in the monitoring of structures and/or ground subsidence.Comment: 24 pages, journal articl

Weißes Licht – fachliche Klärung mittels Experteninterviews

Das Verstehen des Zustandekommens von Körperfarben stellt für viele Schülerinnen und Schüler im Anfangsoptikunterricht und darüber hinaus eine große Hürde dar. Als eine Ursache dafür gelten unangemessene Konzeptualisierungen von weißem Licht. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine fachliche Klärung des Konzepts „weißes Licht", der didaktischen Rekonstruktion von Kattmann et al. folgend, durchzuführen. Dazu wurden Literaturrecherchen in physikalischen Fachbüchern auf Universitätsniveau sowie in gängigen österreichischen Schulbüchern durchgeführt. Hin-zu kamen im Rahmen eines Diplomandenseminars durchgeführte Experteninterviews mit an Universitäten forschenden Physikerinnen und Physikern und Physiklehrkräften der Sekundarstufe I. Diese Interviews wurden im Sinne der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring aufgearbeitet, woraus sich sechs grundlegende Kategorien zur Definition und Elementarisierung von weißem Licht ergaben. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Überlagerung verschiedener Lichtsorten bzw. Fre-quenzen als gemeinsame Basis aller Definitionen finden lässt. Die gleichmäßige Verteilung der Intensitäten, die vereinzelt in Fachbüchern thematisiert wird, wurde jedoch kaum als notwendiger Aspekt einer fachlich angemessenen Definition genannt. Die Ergebnisse zeigen die unterschiedlichen Herangehensweisen und Definitionen der Experten an das Konzept „weißes Licht" auf und liefern somit wichtige Erkenntnisse für eine didaktische Rekonstruktion für den Anfangsoptikunterricht

Weißes Licht – fachliche Klärung mittels Experteninterviews

Das Verstehen des Zustandekommens von Körperfarben stellt für viele Schülerinnen und Schüler im Anfangsoptikunterricht und darüber hinaus eine große Hürde dar. Als eine Ursache dafür gelten unangemessene Konzeptualisierungen von weißem Licht. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine fachliche Klärung des Konzepts „weißes Licht", der didaktischen Rekonstruktion von Kattmann et al. folgend, durchzuführen. Dazu wurden Literaturrecherchen in physikalischen Fachbüchern auf Universitätsniveau sowie in gängigen österreichischen Schulbüchern durchgeführt. Hin-zu kamen im Rahmen eines Diplomandenseminars durchgeführte Experteninterviews mit an Universitäten forschenden Physikerinnen und Physikern und Physiklehrkräften der Sekundarstufe I. Diese Interviews wurden im Sinne der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring aufgearbeitet, woraus sich sechs grundlegende Kategorien zur Definition und Elementarisierung von weißem Licht ergaben. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Überlagerung verschiedener Lichtsorten bzw. Fre-quenzen als gemeinsame Basis aller Definitionen finden lässt. Die gleichmäßige Verteilung der Intensitäten, die vereinzelt in Fachbüchern thematisiert wird, wurde jedoch kaum als notwendiger Aspekt einer fachlich angemessenen Definition genannt. Die Ergebnisse zeigen die unterschiedlichen Herangehensweisen und Definitionen der Experten an das Konzept „weißes Licht" auf und liefern somit wichtige Erkenntnisse für eine didaktische Rekonstruktion für den Anfangsoptikunterricht

Dynamische Energiemodelle als Planungs- und Entscheidungshilfe dargestellt an einem Energiemodell für die BRD

Die Energieversorgung kann nicht länger als ein isoliertes, technisch-ökonomisches Problem angesehen werden. Eine systemorientierte Betrachtungsweise scheint erforderlich, die ausgeht von der Energieversorgung als ein in eine technisch-ökonomisch-ökologisch-gesellschaftliche Umgebung eingebettetes System, dessen Entwicklung wesentlich von seinen Wechselwirkungen mit eben dieser Umgebung bestimmt wird. Für die Beurteilung und Planung der zukünftigen alternativen Energieversorgungssysteme ist also die Berücksichtigung der Einbettung des Energiesystems in seine Umgebung die generelle Forderung, die sich aus einer solchen systemorientierten Problembetrachtung ableitet. Die Entwicklung mathematischer Modelle scheint ein besonders geeignetes Hilfsmittel für die Erarbeitung von derartigen Entscheidungshilfen zu sein, und zwar von Entscheidungshilfen, die im Prinzip der Vielzahl der zu berücksichtigenden Zusammenhänge und der inneren Verkettung der Probleme gerechter werden als andere Analysemethoden

Die Netto-Energiebilanz der Kernenergie

Die vorliegende Studie zeigt, daß trotz des großen Energieaufwands für die Erstellung und die Erstcore-Ausstattung von Kernkraftwerken ein forcierter Ausbau der Kernenergie dazu beiträgt, fossile Brennstoffe einzusparen. Das geplante nukleare Ausbauprogramm für die Bundesrepublik Deutschland bis zum Jahre 2000 gemäß der ersten Fortschreibung des Energieprogramms würde selbst bei alleinigem Zubau von Leichtwasserreaktoren eine kumulierte fossile Einsparung von etwa der zehnfachen Menge der 1974 in der Bundesrepublik Deutschland verbrauchten Primärenergie ergeben

Activated fibronectin-secretory phenotype of mesenchymal stromal cells in pre-fibrotic myeloproliferative neoplasms

We characterized bone marrow stromal cells (BMSC) from patients with pre-fibrotic myeloproliferative neoplasms (MPN). MPN-BMSC showed decreased capacity to stimulate the proliferation of colony-forming units of normal hematopoietic stem and progenitor cells and displayed increased matrix remodelling (in particular fibronectin deposition) compared to control BMSC. This finding was confirmed in pre-fibrotic MPN bone marrow biopsies in a tissue microarray (n = 34), which stained positive for fibronectin in the absence of reticulin as a standard myelofibrosis marker. Fibronectin expression correlated significantly with reduced haemoglobin levels in MPN-patients (p = 0.007; R2 = 0.42). Our data show significant cell-intrinsic alterations in MPN-MSC and suggest that Fibronectin expression might be applicable as a biomarker for the identification of early myelofibrotic transformation in reticulin-negative MPN

Characterisation of the selective binding of antibiotics vancomycin and teicoplanin by the VanS receptor regulating type A vancomycin resistance in the enterococci

A-type resistance towards "last-line" glycopeptide antibiotic vancomycin in the leading hospital acquired infectious agent, the enterococci, is the most common in the UK. Resistance is regulated by the VanRASA two-component system, comprising the histidine sensor kinase VanSA and the partner response regulator VanRA. The nature of the activating ligand for VanSA has not been identified, therefore this work sought to identify and characterise ligand(s) for VanSA. In vitro approaches were used to screen the structural and activity effects of a range of potential ligands with purified VanSA protein. Of the screened ligands (glycopeptide antibiotics vancomycin and teicoplanin, and peptidoglycan components N-acetylmuramic acid, D-Ala-D-Ala and Ala-D-y-Glu-Lys-D-Ala-D-Ala) only glycopeptide antibiotics vancomycin and teicoplanin were found to bind VanSA with different affinities (vancomycin 70 μM; teicoplanin 30 and 170 μM), and were proposed to bind via exposed aromatic residues tryptophan and tyrosine. Furthermore, binding of the antibiotics induced quicker, longer-lived phosphorylation states for VanSA, proposing them as activators of type A vancomycin resistance in the enterococci. [Abstract copyright: Copyright © 2017. Published by Elsevier B.V.