Multidimensional Range Queries on Modern Hardware

Range queries over multidimensional data are an important part of database workloads in many applications. Their execution may be accelerated by using multidimensional index structures (MDIS), such as kd-trees or R-trees. As for most index structures, the usefulness of this approach depends on the selectivity of the queries, and common wisdom told that a simple scan beats MDIS for queries accessing more than 15%-20% of a dataset. However, this wisdom is largely based on evaluations that are almost two decades old, performed on data being held on disks, applying IO-optimized data structures, and using single-core systems. The question is whether this rule of thumb still holds when multidimensional range queries (MDRQ) are performed on modern architectures with large main memories holding all data, multi-core CPUs and data-parallel instruction sets. In this paper, we study the question whether and how much modern hardware influences the performance ratio between index structures and scans for MDRQ. To this end, we conservatively adapted three popular MDIS, namely the R*-tree, the kd-tree, and the VA-file, to exploit features of modern servers and compared their performance to different flavors of parallel scans using multiple (synthetic and real-world) analytical workloads over multiple (synthetic and real-world) datasets of varying size, dimensionality, and skew. We find that all approaches benefit considerably from using main memory and parallelization, yet to varying degrees. Our evaluation indicates that, on current machines, scanning should be favored over parallel versions of classical MDIS even for very selective queries

New ITS applications for metropolitan areas based on Floating Car Data

The paper describes a couple of FCD based vehicular traffic applications and services. This new method is especially beneficial for regions with a poor traffic monitoring infrastructure because the necessary monetary effort to establish such a system is very small in comparison to conventional systems and it is flexible and easily adaptable to other regions. Particularly, emerging markets like China with a fast-changing road network and a high penetration of lat-est information technologies on one side but with serious foreseeable traffic related problems on the other side can surely profit from this approach. The new data collection and analysing methods result in better performance of the services enhance the scope of the services and hopefully enlarge user acceptance. All of the proposed solutions are prototypes and not all of them have been extensively tested up to now. Certainly, specific data processing methods need further research, some refinements and calibrations. Additionally, some applications still suffer from insufficient data penetration. Nevertheless, the approach is very general and it is very likely that FCD availability will sharply increase in near future and will enhance the quality of services

Arbeitslosenversicherung und regionale Schocks: Theoretische Überlegungen und ein Überblick über die empirische Literatur

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Diffusion Modeling in Stressed Chalcogenide Thin-Films

Die Effizienz von Verbindungshalbleitern hängt von ihrer lokalen Zusammensetzung und ihrer räumlichen Elementverteilung ab. Um die opto-elektronischen Eigenschaften solcher Bauelemente zu optimieren, ist ein detailliertes Verständnis und die Kontrolle der Zusammensetzungsgradienten entscheidend. Industriell wichtige Bauelemente sind Absorberschichten für Dünnschichtsolarzellen, die eine hohe Effizienz in Kombination mit einem geringen Materialbedarf und einer hohen elastischen Flexibilität bieten. Ein gängiges Herstellungsverfahren für Dünnschicht-Solarzellenabsorber ist das Annealen bei hohen Temperaturen. Im Gegensatz zu dem, was bei Fick'schen Diffusionsprozessen zu erwarten wäre – führt dieses regelmäßig zur Bildung steiler und stabiler Zusammensetzungsgradienten, die oft von den optimalen Profilen für hocheffiziente Absorber abweichen. In dieser Arbeit liegt das Hauptaugenmerk auf den mechanischen Spannungen, die sich im Inneren von Dünnschichten entwickeln, und auf deren Auswirkungen auf Diffusionsprozesse und die mikrostrukturelle Entwicklung des Materials. Es wird gezeigt, dass die Bildung von elastischen Spannungen die endgültigen Elementverteilungen stark beeinflusst und sogar zur Bildung von starken und stabilen Zusammensetzungsgradienten führt. In dieser Arbeit wird weiterhin argumentiert, dass die Wirkung der Spannungen auf die Gleichgewichts-Zusammensetzungsprofile von den mikrostrukturellen Eigenschaften des Materials abhängen kann, insbesondere vom Vorhandensein von Leerstellenquellen. Ein Vergleich numerischer Berechnungen mit Echtzeitdaten der energiedispersiven Röntgenbeugung, die während der Dünnschichtsynthese in-situ erfasst wurden, hilft zu zeigen, dass die so entwickelten Interdiffusionsmodelle die experimentell beobachteten Beugungsspektren und insbesondere die Stagnation der Interdiffusion vor Erreichen der vollständigen Durchmischung teilweise reproduzieren können.The operational efficiency of compound semiconductors regularly depends on their local elemental composition and on the spatial distribution of contained elements. To optimize the opto-electronic properties of such devices, a detailed understanding and control of compositional gradients is crucial. Industrially important devices are thin-film solar cell absorber layers which deliver high photo-conversion efficiencies in combination with a low demand of material and high elastic flexibility. These materials use local variations in composition to tune their opto-electronic properties. A common fabrication process for thin-film solar cell absorbers involves annealing at high temperatures to achieve specific compositional gradients, which – contrary to what could be expected from simple Fickian diffusion processes – regularly results in the formation of steep and stable compositional gradients, often deviating from the optimal profiles for high-efficiency absorbers. In this work attention is focused especially on mechanical stresses developing inside thin-films and on their effects on diffusion processes and on the material’s micro-structural evolution. It is shown that the formation of elastic stresses strongly influences the final elemental distributions, even leading to the formation of strong and stable final compositional gradients. However, this thesis also argues that their exact effect on equilibrium composition profiles may depend on the detailed micro-structural properties of the material, especially on the presence of vacancy sources and sinks. A comparison of numerical calculations with real-time synchroton-based energy-dispersive X-ray diffraction data acquired in-situ during thin-film synthesis helps to demonstrate that the such developed interdiffusion models can partly reproduce the experimentally observed diffraction spectra and, especially, the stagnation of interdiffusion before total intermixing is achieved

Chirality tubes along monopole trajectories

We classify the lattice by elementary 3-cubes which are associated to dual links occupied by, or free of monopoles. We then compute the quark condensate, the quark charge and the chiral density on those cubes. By looking at distributions we demonstrate that monopole trajectories carry considerably more chirality with respect to the free vacuum.Comment: LATTICE99(topology), 3 pages, eps figure

"Negative Emissionen" als klimapolitische Herausforderung

Das Pariser Klimaabkommen hat zum Ziel, die Erderwärmung auf deutlich unter 2 Grad zu begrenzen, wenn möglich sogar auf 1,5 Grad. Nach Auffassung des Weltklimarats (IPCC) sind diese Ziele mit konventionellen Klimaschutzmaßnahmen allein nicht zu erreichen. Der IPCC geht davon aus, dass über Emissionsreduktionen hinaus auch Technologieoptionen unvermeidlich werden, mit denen der Atmosphäre Treibhausgase entzogen werden können. Im Mittelpunkt steht dabei die Kombination aus verstärktem Bioenergie-Einsatz sowie Abscheidung und Speicherung von Kohlendioxid. Bislang hat die Klimapolitik die Notwendigkeit "negativer Emissionen" weitgehend ignoriert. Die Diskussion über zugrundeliegende Modellannahmen, Potentiale und Risiken denkbarer Technologieoptionen sowie deren politische Implikationen steht noch ganz am Anfang. Die EU und Deutschland wären gut beraten, diese Debatte proaktiv zu gestalten und verstärkt in Forschung und Entwicklung zu investieren. Wird an den Pariser Temperaturzielen festgehalten, werden sich klimapolitische Vorreiter schon bald mit der heute noch paradox anmutenden Forderung konfrontiert sehen, Emissionsminderungsziele von weit mehr als 100 Prozent zu beschließen. (Autorenreferat

"Negative emissions": a challenge for climate policy

The objective of the Paris Agreement is to limit global warming to well below 2 degrees Celsius, and to pursue efforts to limit the temperature increase to 1.5 degrees. The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) believes that these targets cannot be reached through conventional mitigation measures alone. The IPCC assumes that in addition to reducing emissions, technologies for removing greenhouse gases from the atmosphere will become indispensable. The preferred technology option combines increased use of bio-energy with the capture and storage of carbon dioxide. To date, climate policy has largely ignored the necessity for "negative emissions" to achieve the temperature targets set out in the Paris Agreement. Discussions on the underlying model assumptions, potentials and risks of imaginable technological options, as well as their political implications, are only just beginning. It would be wise for the EU and Germany to proactively shape this debate and increase funding for research and development. If the Paris climate objectives are upheld, climate policy pioneers will soon be facing calls to set emission-reduction targets of much more than 100 percent - a notion that today seems paradoxical, but may soon become reality. (author's abstract

Bullying Roles in Changing Contexts: The Stability of Victim and Bully Roles from Primary to Secondary School

The present study was conducted to predict bullying roles over a six years time period and across contexts differing in the degree of peer hierarchies. Out of two representative data sets from primary (N = 1525) and secondary school (N = 2958), 282 children (156 boys; 126 girls) were followed up longitudinally. Self reports on bullying experiences and peer reports about social status were assessed by a structured individual interview (in primary school) and by questionnaire given classwise (in secondary school). Risk analyses showed, that only a bully role in primary school yields a risk to be sustained in secondary school. However, victims in primary school classes with a more pronounced degree of hierarchical structuring proved stable in their role while the victim role was unstable from primary school classes with low hierarchical structuring. This interaction did not apply to bully role stability. Differential characteristics of the victim and the bully role in primary school and secondary school settings are discussed.Die vorliegende Untersuchung wurde durchgeführt, um Bullyingrollen über einen Zeitraum von sechs Jahren und Kontexte, die sich im Ausmaß der sozialen Strukturierung unterschieden, vorherzusagen. Auf der Grundlage von zwei repräsentativen Datensätzen aus der Grundschule (n= 1525) und der weiterführenden Schule (N= 2958) wurden dazu die Daten von 282 Kinder (156 Jungen, 126 Mädchen) längsschnittlich analysiert. Die Selbstberichte über Bullyingerfahrungen und Mitschülerberichte über den sozialen Status der Kinder wurden in der Grundschule durch ein strukturiertes Interview und in der weiterführenden Schule durch klassenweise Fragebogenerhebung erfasst. Riskikoanalysen zeigen, dass nur die Täterrolle in der Grundschule einen Risikofaktor für eine Täterrolle in der weiterführenden Schule darstellt. Eine Opferrolle war hingegen nur dann stabil, wenn die Opfer in Grundschulklassen mit schon ausgeprägten Dominanzstrukturen viktimisiert wurden, während aus Grundschulklassen mit geringer hierarchischer Strukturierung keine stabile Opferrolle vorhersagbar war. Dieses Interaktionmuster gilt nicht für die Stabilität der Täterrollen. Differentielle Charakteristika der Opferrolle und der Täterrolle in der Grundschule und der weiterführenden Schule werden diskutiert

Chiral condensate, quark charge and chiral density

We study the topological and fermionic vacuum structure of four-dimensional QCD on the lattice by means of correlators of fermionic observables and topological densities. We show the existence of strong local correlations between the topological charge density and the quark condensate, charge and chiral density. By analysis of individual gauge configurations, we visualize that instantons (antiinstantons) carry positive (negative) chirality, whereas the quark charge density fluctuates in sign within instantons.Comment: LATTICE98(confine), 3 pages, 2 figure