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Digital Filtering Algorithms for Decorrelation within Large Least Squares Problems
The GOCE (Gravity Field and steady-state Ocean Circulation Explorer) mission is dedicated to the determination of the Earth's gravity field. During the mission period of at least one year the GOCE satellite will collect approximately 100 million highly correlated observations. The gravity field will be described in terms of approximately 70,000 spherical harmonic coefficients. This leads to a least squares adjustment, in which the design matrix occupies 51 terabytes while the covariance matrix of the observations requires 72,760 terabytes of memory. The very large design matrix is typically computed in parallel using supercomputers like the JUMP (Juelich Multi Processor) supercomputer in Jülich, Germany. However, such a brute force approach does not work for the covariance matrix. Here, we have to exploit certain features of the observations, e.g. that the observations can be interpreted as a stationary time series. This allows for a very sparse representation of the covariance matrix by digital filters. This thesis is concerned with the use of digital filters for decorrelation within large least squares problems. First, it is analyzed, which conditions the observations must meet, such that digital filters can be used to represent their covariance matrix. After that, different filter implementations are introduced and compared with each other, especially with respect to the calculation time of filtering. This is of special concern, as for many applications the very large design matrix has to be filtered at least once. One special problem arising by the use of digital filters is the so-called warm-up effect. For the first time, methods are developed in this thesis for determining the length of the effect and for avoiding this effect. Next, a new algorithm is developed to deal with the problem of short data gaps within the observation time series. Finally, it is investigated which filter methods are best adopted for the application scenario GOCE, and several numerical simulations are performed.Digitale Filteralgorithmen zur Dekorrelation in großen kleinste-Quadrate Problemen Die GOCE (Gravity Field and steady-state Ocean Circulation Explorer) Mission ist der Bestimmung des Erdschwerefeldes gewidmet. Während der Missionsdauer von mindestens einem Jahr wird der GOCE Satellit circa 100 Millionen hoch korrelierte Beobachtungen sammeln. Das Erdschwerefeld wird durch circa 70.000 sphärisch harmonische Koeffizienten beschrieben. Dies führt zu einem kleinste-Quadrate Ausgleich, wobei die Designmatrix 51 Terabytes benötigt während die Kovarianzmatrix der Beobachtungen 72.760 Terabytes erfordert. Die sehr große Designmatrix wird typischerweise parallel berechnet, wobei Supercomputer wie JUMP (Juelich Multi Processor) in Jülich (Deutschland) zum Einsatz kommen. Ein solcher Ansatz, bei dem das Problem durch geballte Rechenleistung gelöst wird, funktioniert bei der Kovarianzmatrix der Beobachtungen nicht mehr. Hier müssen bestimmte Eigenschaften der Beobachtungen ausgenutzt werden, z.B. dass die Beobachtungen als stationäre Zeitreihe aufgefasst werden können. Dies ermöglicht es die Kovarianzmatrix durch digitale Filter zu repräsentieren. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Nutzung von digitalen Filtern zur Dekorrelation in großen kleinste-Quadrate Problemen. Zuerst wird analysiert, welche Bedingungen die Beobachtungen erfüllen müssen, damit digitale Filter zur Repräsentation ihrer Kovarianzmatrix benutzt werden können. Danach werden verschiedene Filterimplementierungen vorgestellt und miteinander verglichen, wobei spezielles Augenmerk auf die Rechenzeit für das Filtern gelegt wird. Dies ist von besonderer Bedeutung, da in vielen Anwendungen die sehr große Designmatrix mindestens einmal gefiltert werden muss. Ein spezielles Problem, welches beim Benutzen der Filter entsteht, ist der sogenannte Warmlaufzeiteffekt. Zum ersten Mal werden in dieser Arbeit Methoden entwickelt, um die Länge des Effekts zu bestimmen und um den Effekt zu vermeiden. Als Nächstes wird ein neuer Algorithmus zur Lösung des Problems von kurzen Datenlücken in der Beobachtungszeitreihe entwickelt. Schließlich wird untersucht, welche Filtermethoden man am besten für das Anwendungsszenario GOCE verwendet und es werden verschiedene numerische Simulationen durchgeführt
Modelling consequences of artificial structures on salt marsh dynamics in the Wadden Sea
Salt marshes are more and more recognised as resilient and sustainable supplements to traditional coastal flood protection structures. Nevertheless, many salt marshes face severe erosion. There is a general consensus that creating an area which is sheltered from high energetic conditions improves the potential for salt marsh growth. However, little proof is provided on the explicit influence of artificial structures to promote salt marsh growth. We investigated how engineering solutions can be used to steer the morphological development of salt marshes
Phenotypic features of interleukin-6 gene polymorphism in the context of formation of addictive pathology
Search for biomarkers of addictive disorders including molecular-genetic and immunoregulatory characteristics is of relevance. 114 persons with mental and behavioural disorders caused by use of psychoactive substances and 97 conditionally healthy persons have been examined. The assessment of interleukin-6 gene polymorphism rs1800797 has been carried out with use of real-time PCR detection system. Level of extracellular mitogen-induced production of interleukin-6 has been measured on the Luminex 200 multiplex analyzer (USA). Intracellular contents of interleukin-6 have been estimated in mononuclears of stimulated LPS culture of whole blood on the FACS Calibur flow cytofluorimeter (BD, USA). Narcological patients are characterized by higher mitogen-induced production of interleukin-6. Persons with GG genotype of interleukin-6 gene polymorphism rs1800797 have demonstrated significant increase of production of interleukin-6. The GG genotype of interleukin-6 gene polymorphism rs1800797 makes the maximal contribution to formation of mental and behavioural disorders caused by use of psychoactive substances and can be a marker of addictive pathology
Kto ma naprawić świat? Ciąg dalszy. Wyniki ankiety na temat globalnego ocieplenia oraz szczytu klimatycznego COP26 w Glasgow wśród osób studiujących
W artykule przedstawiam wyniki badania przeprowadzonego wśród osób studiujących z okazji szczytu klimatycznego COP26 w Glasgow w listopadzie 2021 roku. W ankiecie chodziło nie tylko o znajomość wydarzenia oraz źródła podane w tym kontekście, lecz także o istotność samej problematyki zmiany klimatu z perspektywy osób młodych oraz o to, kto według ankietowanych powinien coś zmienić, aby ograniczyć globalne ocieplenie. Celem badania była (obok gromadzenia informacji) analiza kwestii, w jaki sposób w ogóle możemy mówić o tak złożonym temacie oraz jak charakter źródeł wykorzystywanych obecnie przez osoby młode warunkuje proces generowania świadomości w zakresie egzystencjalnej problematyki wyjściowej. Dzięki użytej technice badawczej oraz zastosowaniu przeważnie pytań otwartych materiał uzyskany w ramach badania pozwala na obserwację tego, jak charakter procesu komunikacyjnego oraz jego obecne warunki wpływają na możliwość podejmowania problemu na poziomie społeczno-komunikacyjnym. Na tej podstawie mogą być wysnute wnioski dotyczące współgry między sferą komunikacji społecznej oraz możliwością wspieranego projektowaniem komunikacji (communication design) wprowadzania zmian w kontekst społeczny
Анализ методов распознавания лиц
The article analyzes the methods of face recognition. The report aims to show the advantages and disadvantages of different methods. This will help in the writing of various face recognition software
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