Differentiability of the van der Waals interaction between two atoms

In this work we improve upon previous results on the expansion of the interaction energy of two atoms. On the one hand we prove the van der Waals-London's law, assuming that only one of the ground state eigenspaces of the atoms is irreducible in an appropriate sense. On the other hand we prove strict monotonicity of the interaction energy at large distances and, under more restrictive assumptions, we provide the leading order of its first two derivatives. The first derivative is interpreted as the force in Physics. Moreover, the estimates of the first two derivatives provide a rigorous proof of the monotonicity and concavity of the interaction energy at large distances

Contributions to the design of Fourier-optical modulation systems based on micro-opto-electro-mechanical tilt-mirror arrays

Spatial Light Modulators (SLMs) based on Micro-Opto-Electro-Mechanical Systems (MOEMS) are increasingly being used in various fields of optics and enable novel functionalities. The technology features frame rates from a few kHz to the MHz range as well as resolutions in the megapixel range. The field continues to make rapid progress, but technological advancements are always associated with high expenditure. Against this background, this dissertation addresses the question: What contribution can optical system design make to the further development of MOEMS-SLM-based modulation? A lens is a simple example of an optical system. This dissertation deals with system design based on Fourier optics in which the wave properties of light are exploited. On this basis, arrays of micromirrors can modulate light properties in a spatially resolved manner. For example, tilt-mirrors can control the intensity distribution in an image plane. In this dissertation variations of the aperture required for this are investigated. In addition to known absorbing apertures, phase filters in particular are investigated, which apply a spatially distributed delay effect to the light wave. This dissertation proposes the combination of MOEMS-SLMs with static, pixelated elements in the same system. These may be pixelated phase masks, also known as diffractive optical elements (DOEs). Analogously, pixelated polarizer arrays and absorbing photomasks exist. The combination of SLMs and static elements allows new degrees of freedom in system design. This thesis proposes new modulation systems based on MOEMS tilt-mirror SLMs. These systems use analog tilt-mirror arrays for the simultaneous modulation of intensity and phase as well as intensity and polarization. The proposed systems thus open up new possibilities for MOEMS-based spatial light modulation. Their properties are validated and investigated by numerical simulations. System properties and limitations are derived from these near and far field simulations. This dissertation shows that the modulation of different MOEMS-SLM types can be fundamentally changed by system design. Piston mirror arrays are classically used for phase modulation and tilt-mirror arrays for intensity modulation. This thesis proposes the use of subpixel phase structures. Their use approximately provides tilt-mirrors with the phase-modulating effect of piston-mirrors. In order to achieve this, a new optimization method is presented. Piston-mirror arrays are available only to a limited extent. By contrast, tilt-mirror arrays are well established. In combination with subpixel phase features, tilt-mirrors may replace piston-mirrors in some applications. These and other challenges of MOEMS-SLM technology can be adequately addressed on the basis of system design.Räumliche Lichtmodulatoren (Spatial Light Modulators, SLMs) auf Basis von Mikro-Opto-Elektro-Mechanischen Systemen (MOEMS) finden zunehmend Anwendung in verschiedensten Teilgebieten der Optik und ermöglichen neuartige Funktionalitäten. Die Technik ermöglicht Frameraten von einigen kHz bis in den MHz-Bereich sowie Auflösungen bis in den Megapixelbereich. Der Fachbereich macht nach wie vor rasche Fortschritte, technologische Weiterentwicklungen sind aber stets mit hohem Aufwand verbunden. Vor diesem Hintergrund widmet sich diese Arbeit der Frage: Welchen Beitrag kann optisches Systemdesign zur Weiterentwicklung der MOEMS-SLM-basierten Modulation leisten? Bereits eine Linse stellt ein Beispiel für ein optisches System dar. Diese Dissertation beschäftigt sich mit Systemdesign auf Basis der Fourier-Optik, bei der die Welleneigenschaften des Lichts genutzt werden. Auf dieser Basis können Arrays von Mikrospiegeln die flächige Verteilung von Licht einstellen. Beispielsweise können Kippspiegel die Intensitätsverteilung in einer Bildebene steuern. In dieser Dissertation werden Variationen der dafür nötigen Apertur untersucht. Neben bekannten absorbierenden Blenden werden insbesondere Phasenfilter untersucht, welche eine flächig verteilte Verzögerungswirkung auf die Lichtwelle aufbringen. Diese Dissertation schlägt die Kombination von MOEMS-SLMs mit statischen, pixelierten Elementen im selben System vor. Hierbei kann es sich um pixelierte Phasenmasken handeln, auch bekannt als diffraktive optische Elemente (DOEs). Analog existieren pixelierte Polarisatorarrays und absorbierende Fotomasken. Die Kombination von SLMs und statischen Elementen ermöglicht neue Freiheiten im Systemdesign. Diese Arbeit schlägt neue Modulationssysteme auf Basis von MOEMS-Kippspiegel-SLMs vor. Diese Systeme nutzen analoge Kippspiegelarrays für die simultane Modulation von Intensität und Phase sowie von Intensität und Polarisation. Die vorgeschlagenen Systeme eröffnen damit neue Möglichkeiten für die MOEMS-basierte Flächenlichtmodulation. Ihre Eigenschaften werden mithilfe von numerischen Simulationen validiert und untersucht. Aus diesen Nah- und Fernfeldsimulationen werden Systemeigenschaften und Limitierungen abgeleitet. Es wird in dieser Arbeit gezeigt, dass die Modulation verschiedener MOEMS-SLM-Typen auf Basis des Systementwurfs fundamental verändert werden kann. Senkspiegelarrays werden klassischerweise zur Modulation der Phase eingesetzt und Kippspiegelarrays zur Modulation der Intensität. Diese Arbeit schlägt die Nutzung von Subpixel-Phasenstrukturen vor. Diese verleihen Kippspiegeln näherungsweise die phasenmodulierende Wirkung von Senkspiegeln. Um dies zu erreichen, wird ein neuartiges Optimierungsverfahren vorgestellt. Senkspiegelarrays sind nur in geringem Umfang verfügbar. Im Gegensatz dazu sind Kippspiegelarrays gut etabliert. In Kombination mit Subpixel-Phasenstrukturen könnten Kippspiegel in einigen Anwendungen Senkspiegel ersetzen. Diese und andere Herausforderungen der MOEMS-SLM-Technologie lassen sich auf der Grundlage des Systemdesigns adäquat adressieren

Predicting price trends of digital products using various forecasting techniques : on the example of the steam community market

The gaming industry has experienced steady growth over the years, contributing to its increasing commercialisation. One factor adding to this trend is the growing popularity of online marketplaces for in­game items, some of which are traded using real­world currencies and considered by a growing amount of young people as some new asset class. This study addresses the question of price predictability for these items, as the efficient market hypothesis posits that it is impossible to consistently predict future prices based on past prices. While this topic has been extensively discussed in the literature for classical financial time series forecasting, it has not yet been explored in the context of in­game item marketplaces. This study used data from the Steam Community Market to investigate the predictability of ingame item prices in the context of online marketplaces. Multiple linear and non­linear forecasting models are applied to the data. This study shows that the price is predictable to some degree for many items, although the improvement is small compared to the naïve benchmark. Specially, linear models showed auspicious results for stationary data and short­term predictions, while non­linear models rarely delivered a strong performance. These findings suggest that forecasting digital items may be as challenging as forecasting traditional assets.A indústria do jogo tem verificado um crescimento constante ao longo dos anos, contribuindo para a sua crescente comercialização. Um fator que contribui para esta tendência é a crescente popularidade dos mercados online para artigos dentro do jogo, alguns dos quais são comercializados utilizando moedas do mundo real e considerados por uma quantidade crescente de jovens como uma espécie de nova classe de ativos. Este estudo aborda a questão da previsibilidade de preços para estes itens, uma vez que a hipótese de mercado eficiente postula que é impossível prever de forma consistente os preços futuros com base nos preços do passado. Embora este tópico tenha sido amplamente discutido na literatura para a previsão clássica de séries cronológicas financeiras, ainda não foi explorado no contexto dos mercados de itens dentro do jogo. Este estudo utilizou dados Steam Community Market para investigar a previsibilidade dos preços dos itens no contexto dos mercados online. Modelos múltiplos de previsão linear e não­linear são aplicados aos dados. Este estudo mostra que o preço é previsível até certo ponto para muitos itens, embora a melhoria seja pequena em comparação com a referência naïve. Especialmente os modelos lineares mostraram resultados auspiciosos para dados estacionários e previsões a curto prazo, enquanto os modelos não lineares raramente proporcionaram um forte desempenho. Estes resultados sugerem que a previsão de itens digitais pode ser tão desafiante como a previsão de bens tradicionais

Sky View Factor footprints for urban climate modeling

Urban morphology is an important multidimensional variable to consider in climate modeling and observations, because it significantly drives the local and micro-scale climatic variability in cities. Urban form can be described through urban canopy parameters (UCPs) that resolve the spatial heterogeneity of cities by specifying the 3-dimensional geometry, arrangement, and materials of urban features. The sky view factor (SVF) is a dimension-reduced UCP capturing 3-dimensional form through horizon limitation fractions. SVF has become a popular metric to parameterize urban morphology, but current approaches are difficult to scale up to global coverage. This study introduces a Big-Data approach to calculate SVFs for urban areas from Google Street View (GSV). 90-degree field-of-view GSV photos are retrieved and converted into hemispherical views through equiangular projection. The fisheyes are segmented into sky and non-sky pixels using image processing, and the SVF is calculated using an annulus method. Results are compared to SVFs retrieved from GSV images segmented using deep learning. SVF footprints are presented for urban areas around the world tallying 15,938,172 GSV locations. Two use cases are introduced: (1) an evaluation of a Google Earth Engine classified Local Climate Zone map for Singapore; (2) hourly sun duration maps for New York and San Francisco

Differentiability of the van der Waals interaction between two atoms

In this work we improve upon previous results on the expansion of the interaction energy of two atoms. On the one hand we prove the van der Waals-London’s law, assuming that only one of the ground state eigenspaces of the atoms is irreducible in an appropriate sense. On the other hand we prove strict monotonicity of the interaction energy at large distances and, under more restrictive assumptions, we provide the leading order of its first two derivatives. The first derivative is interpreted as the force in Physics. Moreover, the estimates of the first two derivatives provide a rigorous proof of the monotonicity and concavity of the interaction energy at large distances

The Disk Mass project; science case for a new PMAS IFU module

We present our Disk Mass project as the main science case for building a new fiber IFU-module for the PMAS spectrograph, currently mounted at the Cassegrain focus of the 3.5m telescope on Calar Alto. Compared to traditional long-slit observations, the large light collecting power of 2-dimensional Integral Field Units dramatically improves the prospects for performing spectroscopy on extended low surface brightness objects with high spectral resolution. This enables us to measure stellar velocity dispersions in the outer disk of normal spiral galaxies. We describe some results from a PMAS pilot study using the existing lenslet array, and provide a basic description of the new fiber IFU-module for PMAS.Comment: 4 pages, 5 figures. Refereed proceeding for the `Euro3D Science Workshop'. Contains updated layout of PPAK fibers, and improved M/L value for N398

Understanding the Role of Data for Innovating Business Models: A System Dynamics Perspective

Data have become a key ingredient for ICT-enabled business models. Nevertheless, there is great uncertainty among scholars and practitioners alike about how to leverage data as an essential innovation resource. This raises the question of how to design data roles to innovate business models. To answer this question and to facilitate a deeper, cause-effect-relation understanding of the interdependencies between data roles and business models, system dynamics was chosen as the approach of analysis. Within a multiple case study of five business model cases with multiple embedded units per case, the study shows that there are four recurring basic data role patterns e.g. ‘incremental improvement’ or \u27initial data boost’ and two data role characteristic patterns, describing how data roles unfold within business models e.g. ‘change in self-reinforcement’ pattern. Overall, the patterns help to visualize and articulate data usage in business models and therefore contribute to the ongoing endeavor of innovating business models

Perioperative Morbidität bei der Pankreaskopfresektion unter Berücksichtigung der Pankreasanastomosentechnik

Die Diagnose Pankreaskarzinom stellt für den (Viszeral -) Chirurgen eine Aufgabe mit hohen Anforderungen dar. Bei einer Vielzahl chirurgischer Techniken und Verfahren, sowohl für die klassische partielle Pankreatoduodenektomie nach Kausch – Whipple, als auch für die pyloruserhaltende Whipple-Operation, ergibt sich für den Operateur die Frage nach dem bestmöglichen Anastomosenverfahren, besonders im Hinblick auf die immer noch hohen postoperativen Komplikationsraten. Das Ziel der vorliegenden retrospektiven klinischen Kohortenstudie bestand darin, inwieweit die Anastomosentechnik einen Einfluss auf die peri- und postoperative Morbidität und Mortalität bei Pankreaskopfresektion hat. Die klassische Pankreatikojejunostomie (KA) nach Warren/Cattell wurde mit der Anastomosentechnik nach Blumgart bei allen klassischen oder pyloruserhaltenden Operationen nach Whipple hinsichtlich der postoperativen Komplikationen (chirurgische und internistische), OP – Zeit und Blutverlust, postoperativer Krankenhausaufenthalt und -letalität in zwei verschiedenen Patientenkohorten untersucht. Vom 01.01.1998 bis 31.12.2002 (n=90, m=53, w=37) wurde für die Pankreasanastomose ausschließlich die klassische Pankreatikojejunostomie mit kompletter Einnaht des Pankreas in die hochgezogene Jejunalschlinge unter Mitfassen des Pankreasganges durchgeführt. Vom 01.01.2003 bis 31.03.2005 (n=92, m=52, w=40) wurde dagegen die Anastomosentechnik nach Blumgart (4 transpankreatische Nähte, Pankreatikojejunostomie über eine punktförmige Inzision der Jejunalschlinge) bevorzugt. Die Altersverteilung (KA = 67 (23-82) Jahre, Blumgart = 65 (21-78) Jahre), die Häufigkeit der präoperativen Interventionen, der präoperative Laborstatus, sowie der Anteil maligner und benigner Erkrankungen war in beiden Gruppen vergleichbar. Der Patientenanteil mit Vorerkrankungen (kardiopulmonal, DM Typ II) und Voroperationen im OP – Gebiet war in der Blumgart – Gruppe höher. Das perioperative Management erfolgte nach demselben standard operating procedure. Die univariate Datenanalyse ergab eine höhere Krankenhausletalität nach klassischer Pankreatikojejunostomie im Vergleich zur Blumgartanastomose (KA=10% vs. Blumgart=4,3%, p=0.14), die insgesamte Insuffizienzrate war signifikant höher (KA=23,3% vs. Blumgart=11,9%, p<0.03), die Pankreasanastomoseninsuffizienzrate war höher (KA=12,2% vs. Blumgart=5,4%, p=0.1), die Entwicklung von postoperativen Pneumonien und Pleuraergüssen war signifikant höher (KA=7,7%/10% vs. Blumgart=2,1%/1%, p<0.02), die Wundkomplikationen (Wundinfekte, Abszesse, Platzbauch, Narbenbruch) waren in beiden Gruppen vergleichbar, ebenso die Stent – assoziierten Komplikationen, zu Ungunsten der Patienten ohne Stenteinlage vor OP. Die Operationsdauer und die Intensivzeit waren deutlich länger nach klassischer Pankreatikojejunostomie vs. Blumgartanastomose (MW 375 min vs. 328 min / MW 9,7 vs. 3,8 Tage, p<0.001 / n.s.), während der Krankenhausaufenthalt in beiden Gruppen vergleichbar war. Der intraoperative Blutverlust war bei der klassischen Methode deutlich erhöht (MW 2419 ml vs. 1784 ml, n.s.). In der multivariaten Analyse zeigten sich wiederum die klaren Vorteile der Blumgart – Anastomose gegenüber der klassischen Technik. Beide Zielvariablen (allgemeine Infektionen (AI), lokale Komplikationen im OP – Gebiet (LK)) wurden einzig durch die Anastomosentechnik signifikant beeinflusst (AI: p=0,001, odds ratio 7,11, 95% Konfidenzintervall 2,32 – 21,76; LK: p=0,038, odds ratio 2,28, 95% Konfidenzintervall 1,04 – 4,98), zu Ungunsten der klassischen Variante. In unserem Krankengut zeigte sich somit eine deutlich reduzierte perioperative Morbidität und Mortalität nach Durchführung einer Pankreasanastomose nach Blumgart, im Vergleich zur klassischen Pankreatikojejunostomie nach Warren/Cattell. Durch die niedrige Insuffizienzrate der technisch unproblematisch, schnell und damit sicher durchführbaren Pankreasanastomose nach Blumgart, und der damit verbundenen geringen Folge-komplikationen kann in unserem Krankengut eine Pankreaskopfresektion mit einem niedrigen Risiko durchgeführt werden. Weitere Untersuchungen und deren Ergebnisse bezüglich etablierter gegenüber neu entwickelter Anastomosentechniken, besonders mit Hilfe prospektiver Studien, stehen jedoch in Zukunft noch aus