Meta-heuristic Solution Methods for Rich Vehicle Routing Problems

Le problème de tournées de véhicules (VRP), introduit par Dantzig and Ramser en 1959, est devenu l'un des problèmes les plus étudiés en recherche opérationnelle, et ce, en raison de son intérêt méthodologique et de ses retombées pratiques dans de nombreux domaines tels que le transport, la logistique, les télécommunications et la production. L'objectif général du VRP est d'optimiser l'utilisation des ressources de transport afin de répondre aux besoins des clients tout en respectant les contraintes découlant des exigences du contexte d’application. Les applications réelles du VRP doivent tenir compte d’une grande variété de contraintes et plus ces contraintes sont nombreuse, plus le problème est difficile à résoudre. Les VRPs qui tiennent compte de l’ensemble de ces contraintes rencontrées en pratique et qui se rapprochent des applications réelles forment la classe des problèmes ‘riches’ de tournées de véhicules. Résoudre ces problèmes de manière efficiente pose des défis considérables pour la communauté de chercheurs qui se penchent sur les VRPs. Cette thèse, composée de deux parties, explore certaines extensions du VRP vers ces problèmes. La première partie de cette thèse porte sur le VRP périodique avec des contraintes de fenêtres de temps (PVRPTW). Celui-ci est une extension du VRP classique avec fenêtres de temps (VRPTW) puisqu’il considère un horizon de planification de plusieurs jours pendant lesquels les clients n'ont généralement pas besoin d’être desservi à tous les jours, mais plutôt peuvent être visités selon un certain nombre de combinaisons possibles de jours de livraison. Cette généralisation étend l'éventail d'applications de ce problème à diverses activités de distributions commerciales, telle la collecte des déchets, le balayage des rues, la distribution de produits alimentaires, la livraison du courrier, etc. La principale contribution scientifique de la première partie de cette thèse est le développement d'une méta-heuristique hybride dans la quelle un ensemble de procédures de recherche locales et de méta-heuristiques basées sur les principes de voisinages coopèrent avec un algorithme génétique afin d’améliorer la qualité des solutions et de promouvoir la diversité de la population. Les résultats obtenus montrent que la méthode proposée est très performante et donne de nouvelles meilleures solutions pour certains grands exemplaires du problème. La deuxième partie de cette étude a pour but de présenter, modéliser et résoudre deux problèmes riches de tournées de véhicules, qui sont des extensions du VRPTW en ce sens qu'ils incluent des demandes dépendantes du temps de ramassage et de livraison avec des restrictions au niveau de la synchronization temporelle. Ces problèmes sont connus respectivement sous le nom de Time-dependent Multi-zone Multi-Trip Vehicle Routing Problem with Time Windows (TMZT-VRPTW) et de Multi-zone Mult-Trip Pickup and Delivery Problem with Time Windows and Synchronization (MZT-PDTWS). Ces deux problèmes proviennent de la planification des opérations de systèmes logistiques urbains à deux niveaux. La difficulté de ces problèmes réside dans la manipulation de deux ensembles entrelacés de décisions: la composante des tournées de véhicules qui vise à déterminer les séquences de clients visités par chaque véhicule, et la composante de planification qui vise à faciliter l'arrivée des véhicules selon des restrictions au niveau de la synchronisation temporelle. Auparavant, ces questions ont été abordées séparément. La combinaison de ces types de décisions dans une seule formulation mathématique et dans une même méthode de résolution devrait donc donner de meilleurs résultats que de considérer ces décisions séparément. Dans cette étude, nous proposons des solutions heuristiques qui tiennent compte de ces deux types de décisions simultanément, et ce, d'une manière complète et efficace. Les résultats de tests expérimentaux confirment la performance de la méthode proposée lorsqu’on la compare aux autres méthodes présentées dans la littérature. En effet, la méthode développée propose des solutions nécessitant moins de véhicules et engendrant de moindres frais de déplacement pour effectuer efficacement la même quantité de travail. Dans le contexte des systèmes logistiques urbains, nos résultats impliquent une réduction de la présence de véhicules dans les rues de la ville et, par conséquent, de leur impact négatif sur la congestion et sur l’environnement.

Ermittlung geeigneter Methoden zur Differenzierung und Qualitätsbeurteilung unterschiedlicher Milchqualitäten aus verschiedenen on-farm-Experimenten

Zusammenfassung: Ziel der Arbeit war ein Methodenvergleich zur Beurteilung der Milchqualität unterschiedlicher Herkünfte. Am Beispiel von Milchproben aus unterschiedlicher Fütterung sowie an Milchproben von enthornten bzw. horntragenden Kühen wurde geprüft, welche der angewendeten Methoden geeignet ist, die Vergleichsproben zu unterscheiden (Differenzierungsfähigkeit der Methoden) und inwieweit eine Qualitätsbeurteilung möglich ist (hinsichtlich Milchleistung, Fett-, Eiweiß-, Lactose- (=F,E,L), Harnstoff-gehalt und Zellzahl (=SCC), Säuerungseigenschaften (=SE), Fettsäuremuster (=FS-Muster), Protein- und Metabolit-Zusammensetzung (=Pr&M), Fluoreszenz-Anregungs-Spektroskopie-Eigenschaften (=FAS) und Steigbild-Merkmalen). Zusätzlich wurde vorab die Steigbildmethode (=SB-M) für das Produkt Rohmilch standardisiert und charakterisiert, um die Reproduzierbarkei der Ergebnisse sicherzustellen. Die Untersuchungen zur SB-M zeigten, dass es Faktoren gibt, die einen deutlichen Einfluß auf die Bildmerkmals-Ausprägung aufweisen. Dazu gehören laborseitig die Klimabedingungen in der Kammer, die Verdünnungsstufe der Probe, die Standzeiten der Vorverdünnung (Reaktionen mit der Luft, Alterung usw.), und tagesspezifisch auftretende Effekte, deren Ursache unbekannt ist. Probenseitig sind sehr starke tierindividuelle Effekte auf die Bildmerkmals-Ausprägung festzustellen, die unabhängig von Fütterung, Alter, Laktationsstadium und Genetik auftreten, aber auch Fütterungsbedingungen der Kühe lassen sich in der Bildmerkmals-Ausprägung wiederfinden. Die Art der Bildauswertung und die dabei berücksichtigten Bildmerkmale ist von großer Bedeutung für das Ergebnis. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten 46 Probenpaare (aus den Fütterungsvergleichen (=FV) und zur Thematik der Hörner) konnten in 91% der Fälle korrekt gruppiert werden. Die Unterschiede konnten benannt werden. Drei FV wurden auf drei biologisch-dynamischen Höfen unter Praxis-Bedingungen durchgeführt (on-farm-Experimente). Es wurden jeweils zwei vergleichbare Gruppen à mindestens 11 Kühen gebildet, die im Cross-Over-Design gefüttert wurden, mit Probennahme am 14. und 21. Tag je Periode. Es wurden folgende FV untersucht: A: Wiesenheu vs. Kleegrasheu (=KG-Heu), B: Futterrüben (=FuR) vs. Weizen (Ergänzung zu Luzernegrasheu ad lib.), C: Grassilage vs. Grasheu. Bei Versuch A sind die Futtereffekte am deutlichsten, Gruppeneffekte sind gering. Die Milch der Wiesenheu-Variante hat weniger CLA’s und n3- FS und mehr mittellangkettige FS (MCT-FS), das Pr&M-Muster weist auf „Gewebereifung und Ausdifferenzierung“ vs. bei KG-Heu „Nährstoff-fülle, Wachstum und Substanz-Einlagerung und die SB zeigen fein ausdifferenzierte Bildmerkmale. Bei Versuch B sind die Futtereffekte ähnlich groß wie die Gruppeneffekte. Bei vergleichbarer Milchleistung weist die Milch der FuR-Variante höhere F- und E-Gehalte auf, sie säuert schneller und mehr, das FS-Muster weist auf eine „intensive“ Fütterung mit vermehrt MCT- FS, und die Pr&M-Untersuchungen charakterisieren sie mit „Eisentransport und Fetttröpfchenbildung“ vs. bei Weizen „mehr Abwehr-, Regulations- und Transportfunktion“ /. „mehr Lipidsynthese“. Die SB charakterisieren mit „große, kräftige Formen, verwaschen“ vs. „kleine, ausdifferenzierte Bildmerkmal“ für FuR vs. Weizen. Die FAS charakterisiert sie mit „Saftfutter-typisch“ vs. „Samentypisch“. Versuch C weist die geringsten Futtereffekt auf, und deutliche Gruppen- und Zeiteffekte. Milchleistung und F,E,L-Gehalte zeigen keinen Futtereffekt. Die Milch der Heu-Variante säuert schneller, und sie weist mehr SCT und MCT- FS auf. Pr&M-Untersuchungen wurden nicht durchgeführt. Die SB charakterisieren bei Heumilch mit „fein, zart, durchgestaltet, hell“, bei Silagemilch mit „kräftig, wäßrig-verwaschen, dunkler“. Die FAS kann keine konsistenten Unterschiede ermitteln. Der Horn-Einfluß auf die Milchprobe wurde an 34 Probenpaaren untersucht. Von 11 Höfen wurden je zwei möglichst vergleichbare Gruppen zusammengestellt, die sich nur im Faktor „Horn“ unterscheiden, und im wöchentlichen Abstand drei mal beprobt. F,E,L, SCC und SE der Proben sowie die FAS-Messungen weisen keine konsistenten signifikanten Unterschiede zwischen den Horn-Varianten auf. Pr&M weisen bei den untersuchten Proben (von zwei Höfen) auf Horneffekte hin: bei Eh eine Erhöhung von Immun-Abwehr-Funktionen, sowie einer Abnahme phosphorylierter C3- und C6-Metabolite und Beta-Lactoglobulin. Mit den SB ließen sich für die gewählten Merkmale (S-Größe und g.B.-Intensität) keine Horneffekte feststellen. FS, Pr&M-Muster sowie Harnstoffgehalt und SB (und z.T. Milchleistung) zeigten je FV ähnliche Effekt-Intensitäten für Futter-, Gruppen- und Zeiteffekte, und konnten die Cross-Over-Effekte gut wiedergeben. F- und E-Gehalte konnten neben tierindividuellen Effekten nur in FV B auch Futtereffekte aufzeigen. In FV C zeigten die SE der Proben den deutlichsten Futtereffekt, die anderen Methoden zeigten hier vorrangig Gruppen-Effekte, gefolgt von Futter- und Zeiteffekten. Die FAS zeigte den SB vergleichbare Ergebnisse, jedoch weniger sensibel reagierend. Die Interpretation von Qualitätsaspekten war bei konsistent differenzierbaren Proben (FV A, B, C) am fundiertesten mit Hilfe der FS möglich, da über die Synthese von FS und beeinflussende Faktoren schon vielfältige Erkenntnisse vorliegen. Das Pr&M-Muster war nach einer weiteren Methodenentwicklung bei der Deutung von Stoffwechselprozessen sehr hilfreich. Die FAS konnte z.T. eine zu der Fütterungsvariante passende Charakterisierung liefern. Für die SB-M fehlt es noch an Referenzmaterial, um Angaben zu Qualitätsaspekten zu machen, wenngleich Probenunterschiede aufgezeigt und Proben-Eigenschaften charakterisiert werden konnten.

Optimierung der laserinduzierten Plasmaspektroskopie an Metallen durch Femtosekunden-Doppelpulse für die Entwicklung eines hochauflösenden 3D-Rasterabbildungsverfahrens

Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIPS) ist eine spektrochemische Elementanalyse zur Bestimmung der atomaren Zusammensetzung einer beliebigen Probe. Für die Analyse ist keine spezielle Probenpräparation nötig und kann unter atmosphärischen Bedingungen an Proben in jedem Aggregatzustand durchgeführt werden. Femtosekunden Laserpulse bieten die Vorteile einer präzisen Ablation mit geringem thermischen Schaden sowie einer hohen Reproduzierbarkeit. Damit ist fs-LIPS ein vielversprechendes Werkzeug für die Mikroanalyse technischer Proben, insbesondere zur Untersuchung ihres Ermüdungsverhaltens. Dabei ist interessant, wie sich die initiierten Mikrorisse innerhalb der materialspezifschen Struktur ausbreiten. In der vorliegenden Arbeit sollte daher ein schnelles und einfach zu handhabendes 3D-Rasterabbildungsverfahren zur Untersuchung der Rissausbreitung in TiAl, einer neuen Legierungsklasse, entwickelt werden. Dazu wurde fs-LIPS (30 fs, 785 nm) mit einem modifizierten Mikroskopaufbau (Objektiv: 50x/NA 0.5) kombiniert, welcher eine präzise, automatisierte Probenpositionierung ermöglicht. Spektrochemische Sensitivität und räumliches Auflösungsvermögen wurden in energieabhängigen Einzel- und Multipulsexperimenten untersucht. 10 Laserpulse pro Position mit einer Pulsenergie von je 100 nJ führten in TiAl zum bestmöglichen Kompromiss aus hohem S/N-Verhältnis von 10:1 und kleinen Lochstrukturen mit inneren Durchmessern von 1.4 µm. Die für das Verfahren entscheidende laterale Auflösung, dem minimalen Lochabstand bei konstantem LIPS-Signal, beträgt mit den obigen Parametern 2 µm und ist die bislang höchste bekannte Auflösung einer auf fs-LIPS basierenden Mikro-/Mapping-Analyse im Fernfeld. Fs-LIPS Scans von Teststrukturen sowie Mikrorissen in TiAl demonstrieren eine spektrochemische Sensitivität von 3 %. Scans in Tiefenrichtung erzielen mit denselben Parametern eine axiale Auflösung von 1 µm. Um die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und ein besseres Verständnis für die physikalischen Prozesse während der Laserablation zu erhalten, wurde in Pump-Probe-Experimenten untersucht, in wieweit fs-Doppelpulse den laserinduzierten Abtrag sowie die Plasmaemission beeinflussen. Dazu wurden in einem Mach-Zehnder-Interferometer Pulsabstände von 100 fs bis 2 ns realisiert, Gesamtenergie und Intensitätsverhältnis beider Pulse variiert sowie der Einfluss der Materialparameter untersucht. Sowohl das LIPS-Signal als auch die Lochstrukturen zeigen eine Abhängigkeit von der Verzögerungszeit. Diese wurden in vier verschiedene Regimes eingeteilt und den physikalischen Prozessen während der Laserablation zugeordnet: Die Thermalisierung des Elektronensystems für Pulsabstände unter 1 ps, Schmelzprozesse zwischen 1 und 10 ps, der Beginn des Abtrags nach mehreren 10 ps und die Expansion der Plasmawolke nach über 100 ps. Dabei wird das LIPS-Signal effizient verstärkt und bei 800 ps maximal. Die Lochdurchmesser ändern sich als Funktion des Pulsabstands wenig im Vergleich zur Tiefe. Die gesamte Abtragsrate variiert um maximal 50 %, während sich das LIPS-Signal vervielfacht: Für Ti und TiAl typischerweise um das Dreifache, für Al um das 10-fache. Die gemessenen Transienten zeigen eine hohe Reproduzierbarkeit, jedoch kaum eine Energie- bzw. materialspezifische Abhängigkeit. Mit diesen Ergebnissen wurde eine gezielte Optimierung der DP-LIPS-Parameter an Al durchgeführt: Bei einem Pulsabstand von 800 ps und einer Gesamtenergie von 65 nJ (vierfach über der Ablationsschwelle) wurde eine 40-fache Signalerhöhung bei geringerem Rauschen erzielt. Die Lochdurchmesser vergrößerten sich dabei um 44 % auf (650±150) nm, die Lochtiefe um das Doppelte auf (100±15) nm. Damit war es möglich, die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und gleichzeitig die hohe räumliche Auflösung aufrecht zu erhalten.

Identifizierung chemischer Transportinhibitoren zur Modulation (patho)biologischer Genprodukte

Die intrazelluläre Lokalisation von Proteinen und Makromolekülen unterliegt in Eukaryoten einer strengen Regulation. Insbesondere erlaubt die Kompartimentierung eukaryotischer Zellen in Zellkern und Zytoplasma den simultanen Ablauf räumlich getrennter biochemischer Reaktionen, und damit die unabhängige Regulation zellulärer Programme. Da trotz intensiver Forschungsbemühungen bis dato die molekularen Details sowie die (patho)biologische Bedeutung von Kern-Zytoplasma-Transportprozessen noch immer nicht vollkommen verstanden sind, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Fokus auf die Identifizierung von chemischen Transportinhibitoren gelegt. Das zu diesem Zweck entwickelte Translokations-Biosensor-System basiert auf der Kombination von autofluoreszierenden Proteinen, sowie spezifisch ausgewählten Kernexport- und Kernimportsignalen. Nach Etablierung geeigneter Zellmodelle, die effizient und stabil die Translokations-Biosensoren exprimieren, wurde die 17 000 Substanzen umfassende Bibliothek der ChemBioNet-Initiative nach Kernexportinhibitoren mittels einer Fluoreszenzmikroskopie-basierten Hochdurchsatzanalyse-Plattform durchmustert. Zunächst wurden Translokations-Algorithmen, welche eine zuverlässige automatisierte Erkennung von Zellkern und Zytoplasma erlauben, optimiert. Im Folgenden konnten acht neue niedermolekulare Kernexport-Inhibitoren identifiziert werden, die sich in der Stärke, der Geschwindigkeit, sowie in der Beständigkeit der vermittelten Inhibition unterscheiden. Die Aktivität der Inhibitoren konnte auf den isolierten nukleären Exportsignalen (NES) von HIV-1 Rev und Survivin als auch auf den entsprechenden Volllängeproteinen mittels Mikroinjektionsexperimenten sowie durch umfassende in vitro und biochemische Methoden bestätigt werden. Zur Untersuchung der funktionellen Einheiten der Inhibitoren wurden homologe Substanzen auf Ihre Aktivität hin getestet. Dabei konnten für die Aktivität wichtige chemische Gruppen definiert werden. Alle Substanzen stellen neue Inhibitoren des Crm1-abhängigen Exports dar und zeigen keine nachweisbare NES-Selektivität. Interessanterweise konnte jedoch eine zytotoxische und Apoptose-induzierende Wirkung auf verschiedene Krebszellarten festgestellt werden. Da diese Wirkung unabhängig vom p53-Status der Tumorzellen ist und die Inhibitoren C3 und C5 die Vitalität nicht-maligner humaner Zellen signifikant weniger beeinträchtigen, wurden diese Substanzen zum internationalen Patent angemeldet. Da der nukleäre Export besonders für Tumorzellen einen wichtigen Überlebenssignalweg darstellt, könnte dessen reversible Hemmung ausgenutzt werden, um besonders in Kombination mit gängigen Krebstherapien eine therapeutisch relevante Tumorinhibition zu erzeugen. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der neuen Exportinhibitoren ist auf dem Gebiet der Infektionskrankheiten zu sehen, da auch die Aktivität des essentiellen HIV-1 Rev-Proteins inhibiert wird. Zusätzlich konnte in der Arbeit gezeigt werden, dass der zelluläre Kofaktor des Crm1-abhängigen Exports des HIV-1 Rev-Proteins, die RNA-Helikase DDX3, ein eigenes NES enthält. Der Nachweis einer direkten Interaktion des HIV-1 Rev- mit dem DDX3-Protein impliziert, dass multiple Angriffstellen für chemische Modulatoren hinsichtlich einer antiviralen Therapie gegeben sind. Da die Vielfalt des chemischen Strukturraums es unmöglich macht diesen experimentell vollständig zu durchmustern, wurden im Rahmen dieser Arbeit auch Naturstoffe als vielversprechende Wirkstoffquelle untersucht. Um zukünftig umfassend bioaktive Substanzen aus diesen hochkomplexen Stoffgemischen experimentell identifizieren zu können, wurde eine Fluoreszenzmikroskopie-basierte Hochdurchsatzanalyse-Plattform am Mainz Screening Center (MSC) etabliert. Damit konnte bereits ein weiterer, bisher unbekannter Exportinhibitor aus Cyphellopsis anomala identifiziert werden. Neben einer Anwendung dieser Substanz als chemisches Werkzeug zur Aufklärung der Regulation von Transportvorgängen, stellt sich auch die evolutionsbiologisch relevante Frage, wie es dem Pilzproduzenten gelingt die Blockierung des eigenen Kernexports zu umgehen. Weiterführende Projekte müssen sich neben der Aufklärung der molekularen Wirkmechanismen der gefundenen Substanzen mit der Identifizierung spezifischer chemischer „Funktionseinheiten“ beschäftigen. Neben einem verbesserten mechanistischen Verständnis von Transportvorgängen stellen die erarbeiteten Transportinhibitoren Vorstufen zur Weiterentwicklung möglicher Wirkstoffe dar. Die im Rahmen dieser Arbeit etablierte Technologie-Plattform und molekularen Werkzeuge stellen darüber hinaus eine wichtige Voraussetzung dar, um eine systematische Suche nach möglichen Wirkstoffen im Forschungsfeld der „Chemischen Biomedizin“ voranzutreiben.

Efeito da disponibilidade de oxigénio na produção de bioetanol por Scheffersomyces stipitis

O bioetanol constitui uma alternativa renovável aos combustíveis fósseis. Contudo, o bioetanol de primeira geração, produzido a partir de matérias-primas alimentares, desencadeou sérios problemas económicos e sociais, pelo que é fundamental encontrar estratégias que permitam a viabilidade comercial do bioetanol de segunda geração, produzido a partir de matérias-primas lenho-celulósicas. O licor de cozimento ao sulfito ácido de árvores folhosas (HSSL) é um subproduto da indústria papeleira que, devido ao seu elevado conteúdo em açúcares, pode ser utilizado como substrato para a produção de bioetanol de segunda geração. No entanto, a maior fração dos açúcares do HSSL é composta por pentoses. Por isso, a fermentação do HSSL é realizada pela levedura Scheffersomyces stipitis, pois esta é capaz de fermentar tanto as hexoses como as pentoses. Todavia, a S. stipitis só produz etanol sob condições microaerófilas, pelo que o maior desafio da produção de bioetanol por S. stipitis reside no estabelecimento das condições ótimas de arejamento. Este trabalho teve assim por objetivo estabelecer uma estratégia de arejamento que permita a eficiente produção de bioetanol a partir de HSSL por S. stipitis C4, a qual é uma estirpe adaptada a este substrato. Deste modo, foram realizados ensaios em Erlenmeyer, de modo a caracterizar o crescimento da S. stipitis C4, e ensaios em biorreator, com vista a estudar a produção de etanol por S. stipitis C4 em duas estratégias de arejamento diferentes. Na primeira estratégia foi usado apenas um único estágio de arejamento, com controlo da tensão de oxigénio dissolvido, DOT (%), e na segunda estratégia foram usados dois estágios de arejamento, com controlo da DOT no primeiro estágio e com restrição de oxigénio no segundo estágio. Nos ensaios em Erlenmeyer com HSSL o crescimento da S. stipitis C4 foi completamente inibido. Por sua vez, nos ensaios em biorreator com um único estágio de arejamento o controlo da DOT não permitiu a produção de etanol. No entanto, nos ensaios com dois estágios de arejamento em meio sintético foi possível produzir etanol de forma eficiente. Nesta estratégia, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio de arejamento permitiu aumentar a taxa específica de crescimento máxima e o rendimento em biomassa do primeiro estágio. Para além disso, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio também permitiu aumentar a produtividade em etanol durante o segundo estágio de arejamento. Por sua vez, no segundo estágio de arejamento verificou-se que a restrição de oxigénio evitou a reassimilação de etanol pela S. stipitis C4. Deste modo, os melhores resultados para a produção de etanol foram obtidos com controlo da DOT a 50% durante o primeiro estágio e com 0 mLAr.min-1 e 250 rpm durante o segundo estágio de arejamento. A aplicação desta estratégia de arejamento a 60% HSSL/40% meio sintético permitiu obter, no primeiro estágio de arejamento, uma taxa específica de crescimento máxima de 0,17 h-1, o que demonstra que a elevada disponibilidade de oxigénio durante o primeiro estágio aumenta a tolerância da S. stipitis C4 aos inibidores. Para além disso, a taxa volumétrica de produção de etanol e o rendimento em etanol de toda a fermentação foi de respetivamente de 0,03 g.L-1.h-1 e 0,38 g.g-1. Assim, a elevada eficiência de conversão dos açúcares em etanol (74,4%) demostra que a fermentação com dois estágios de arejamento constitui uma estratégia promissora para a produção de bioetanol de segunda geração a partir de HSSL.

Which-path problem for one and two particles with two degrees of freedom and a relation between transverse spatial structure and group velocity of light

Quantum mechanics, optics and indeed any wave theory exhibits the phenomenon of interference. In this thesis we present two problems investigating interference due to indistinguishable alternatives and a mostly unrelated investigation into the free space propagation speed of light pulses in particular spatial modes. In chapter 1 we introduce the basic properties of the electromagnetic field needed for the subsequent chapters. In chapter 2 we review the properties of interference using the beam splitter and the Mach-Zehnder interferometer. In particular we review what happens when one of the paths of the interferometer is marked in some way so that the particle having traversed it contains information as to which path it went down (to be followed up in chapter 3) and we review Hong-Ou-Mandel interference at a beam splitter (to be followed up in chapter 5). In chapter 3 we present the first of the interference problems. This consists of a nested Mach-Zehnder interferometer in which each of the free space propagation segments are weakly marked by mirrors vibrating at different frequencies [1]. The original experiment drew the conclusions that the photons followed disconnected paths. We partition the description of the light in the interferometer according to the number of paths it contains which-way information about and reinterpret the results reported in [1] in terms of the interference of paths spatially connected from source to detector. In chapter 4 we briefly review optical angular momentum, entanglement and spontaneous parametric down conversion. These concepts feed into chapter 5 in which we present the second of the interference problems namely Hong-Ou-Mandel interference with particles possessing two degrees of freedom. We analyse the problem in terms of exchange symmetry for both boson and fermion pairs and show that the particle statistics at a beam splitter can be controlled for suitably chosen states. We propose an experimental test of these ideas using orbital angular momentum entangled photons. In chapter 6 we look at the effect that the transverse spatial structure of the mode that a pulse of light is excited in has on its group velocity. We show that the resulting group velocity is slower than the speed of light in vacuum for plane waves and that this reduction in the group velocity is related to the spread in the wave vectors required to create the transverse spatial structure. We present experimental results of the measurement of this slowing down using Hong-Ou-Mandel interference.

Outlearning

Making the University Matter investigates how academics situate themselves simultaneously in the university and the world and how doing so affects the viability of the university setting. The university stands at the intersection of two sets of interests, needing to be at one with the world while aspiring to stand apart from it. In an era that promises intensified political instability, growing administrative pressures, dwindling economic returns and questions about economic viability, lower enrolments and shrinking programs, can the university continue to matter into the future? And if so, in which way? What will help it survive as an honest broker? What are the mechanisms for ensuring its independent voice? Barbie Zelizer brings together some of the leading names in the field of media and communication studies from around the globe to consider a multiplicity of answers from across the curriculum on making the university matter, including critical scholarship, interdisciplinarity, curricular blends of the humanities and social sciences, practical training and policy work. The collection is introduced with an essay by the editor and each section has a brief introduction to contextualise the essays and highlight the issues they raise.

Tyhjyyden reunalla, helvetin kannella : Yhtenäisen subjektin hajoaminen Saul Bellowin Herzogissa

The study shows that the reading paradigm derived from codes Roland Barthes presented in his S/Z exposes the postmodernic nature of Saul Bellow s Herzog (1964), and embodies in which way the novel is organized as a radical rewriting of modernism and its ideology. I explore how solid, compact and modernistic subject breaks down at every level of Herzog s narration. I actually argue that the heteroglossic novel is representative of an early American postmodern movement in literaure, and it should by no means be dissected narrowly as a realistic or naturalistic novel at all. The intertextual code verifies that the interpretation of Herzog remains inadequate if one doesn t take account of the novel s significant intertextual references to other texts. In fact, even the mind of Moses Herzog, the protagonist of the novel, is a mosaic of citations. It emerges from the dissertation that the figure of Don Quixote follows Moses Herzog as an ambiguous shadow while the professor of history struggles with his anxiety and anguish, and travels in a mentally confused state around the U.S. for five days in the early 1960s, encountering the impending atmosphere of transition as the country is on the threshold of a significant cultural and social change. There is a strong necessity for updated interpretation of Herzog partly because its centrality to Bellow s own career as a writer but mainly because it has been previously read trough modernistic lenses. I shall try to proof in my study that American Jewish Saul Bellow s (1915 2005) Herzog escapes any kind of simple, elemental or essentialistic construction or reading and in real terms it doesn t offer any comprehensive, total or coherent solution or system for those philosophical doctrines it criticizes and makes fun of. The philosophical, conceptual and cultural substance of Herzog does not constitute an independent or autonomous theoretical tract which would have a life of its own. Altough the novel reflects the continuity of Bellow s writing it is clearly some kind of conscious or unconscious experiment during his long career as a writer. He hasn t been so radical before or since the publication of Herzog. It is unarguably his most postmodern novel.The reading paradigm based on specific codes demonstrates how deep into the basic questions of his personal life and existence itself he must dive in oder to find his many ways towards authentic or primordial self in fragmented and shattered world which is constanly rewritten and which makes human being a tourist of his own life. In that ongoing process the protagonist has to accept the ultimate plurality of his mind and self. He must confront that the modernistic definition of identity as a solid, monolithic and stable entity has broken down into different, inconsistent and even contradictory possibilities of identification. Moses Herzog embodies obviously Stuart Hall s description of the postmodern self his identity has turn into a movable feast.

Changes in Beer Labels and their Meaning : A Holistic Approach to the Semiosic Process

The purpose of this study is to find a framework for a holistic approach to, and form a conceptual toolbox for, investigating changes in signs and in their interpretation. Charles S. Peirce s theory of signs in a communicative perspective is taken as a basis for the framework. The concern directing the study is the problem of a missing framework in analysing signs of visual artefacts from a holistic perspective as well as that of the missing conceptual tools. To discover the possibility of such a holistic approach to semiosic processes and to form a conceptual toolbox the following issues are discussed: i) how the many Objects with two aspects involved in Peirce s definition of sign-action, promote multiple semiosis arising from the same sign by the same Interpretant depending on the domination of the Objects; ii) in which way can the relation of the individual and society or group be made more apparent in the construction of the self since this construction is intertwined with the process of meaning-creation and interpretation; iii) how to account for the fundamental role of emotions in semiosis, and the relation of emotions with the often neglected topic of embodiment; iv) how to take into account the dynamic, mediating and processual nature of sign-action in analysing and understanding the changes in signs and in the interpretation of signs. An interdisciplinary approach is chosen for this dissertation. Concepts that developed within social psychology, developmental psychology, neurosciences and semiotics, are discussed. The common aspect of the approaches is that they in one way or another concentrate on mediation provided by signs in explaining human activity and cognition. The holistic approach and conceptual toolbox found are employed in a case study. This consists of an analysis of beer brands including a comparison of brands from two different cultures. It becomes clear that different theories and approaches have mutual affinities and do complement each other. In addition, the affinities in different disciplines somewhat provide credence to the various views. From the combined approach described, it becomes apparent that by the semiosic process, the emerging semiotic self intertwined with the Umwelt, including emotions, can be described. Seeing the interpretation and meaning-making through semiosis allows for the analysis of groups, taking into account the embodied and emotional component. It is concluded that emotions have a crucial role in all human activity, including so-called reflective thinking, and that emotions and embodiment should be consciously taken into account in analysing signs, the interpretation, and in changes of signs and interpretations from both the social and individual level. The analysis of the beer labels expresses well the intertwined nature of the relationship between signs, individual consumers and society. Many direct influences from society on the label design are found, and also some indirect attitude changes that become apparent from magazines, company reports, etc. In addition, the analysis brings up the issues of the unifying tendency of the visual artefacts of different cultures, but also demonstrates that the visual artefacts are able to hold the local signs and meanings, and sometimes are able to represent the local meanings although the signs have changed in the unifying process.

Unfolding studies on soybean agglutinin and concanavalin a tetramers: A comparative account

The unfolding pathway of two very similar tetrameric legume lectins soybean agglutinin (SBA) and Concanavalin A ( ConA) were determined using GdnCl-induced denaturation. Both proteins displayed a reversible two-state unfolding mechanism. The analysis of isothermal denaturation data provided values for conformational stability of the two proteins. It was found that the DeltaG of unfolding of SBA was much higher than ConA at all the temperatures at which the experiments were done. ConA had a T-g 18 degreesC less than SBA. The higher conformational stability of SBA in comparison to ConA is largely due to substantial differences in their degrees of subunit interactions. Ionic interactions at the interface of the two proteins especially at the noncanonical interface seem to play a significant role in the observed stability differences between these two proteins. Furthermore, SBA is a glycoprotein with a GlcNac(2)Man(9) chain attached to Asn-75 of each subunit. The sugar chain in SBA lies at the noncanonical interface of the protein, and it is found to interact with the amino acid residues in the adjacent noncanonical interface. These interactions further stabilize SBA with respect to ConA, which is not glycosylated.

Zur lexikographischen Darstellung der Adjektivsyntax in neueren einsprachigen Wörtbüchern des Deutschen

The main objects of the investigation were the syntactic functions of adjectives. The reason for the interest in these functions are the different modes of use, in which an adjective can occur. All together an adjective can take three different modes of use: attributive (e. g. a fast car), predicative (e. g. the car is fast) and adverbial (e. g. the car drives fast). Since an adjective cannot always take every function, some dictionaries (esp. learner s dictionaries) deliver information within the lexical entry about any restrictions. The purpose of the research consisted of a comparison in relation to the lexical entries of adjectives, which were investigated within four selected monolingual German-speaking dictionaries. The comparison of the syntactical data of adjectives were done to work out the differences and the common characteristics of the lexical entries concerning the different modes of use and to analyse respective to assess them. In the foreground, however, were the differences of the syntactical information. Concerning those differences it had to be worked out, which entry is the grammatically right one respective if one entry is in fact wrong. To find that out an empirical analysis was needed, which based on the question in which way an adjective is used within a context as far as there are no conforming data within the dictionaries. The delivery of the correctness and the homogeneity of lexical entries of German-speaking dictionaries are very important to support people who are learning the German language and to ensure the user friendliness of dictionaries. Throughout the investigations it became clear that in almost half of the cases (over 40 %) syntactical information of adjectives differ from each other within the dictionaries. These differences make it for non-native speakers of course very difficult to understand the correct usage of an adjective. Thus the main aim of the doctoral thesis was it to deliver and to demonstrate the clear syntactical usage of a certain amount of adjectives.

Oscillatory settling in wormlike-micelle solutions: bursts and a long time scale

We study the dynamics of a spherical steel ball falling freely through a solution of entangled wormlike-micelles. If the sphere diameter is larger than a threshold value, the settling velocity shows repeated short oscillatory bursts separated by long periods of relative quiescence. We propose a model incorporating the interplay of settling-induced flow, viscoelastic stress and, as in M. E. Cates, D. A. Head and A. Ajdari, Phys. Rev. E, 2002, 66, 025202(R) and A. Aradian and M. E. Cates, Phys. Rev. E, 2006, 73, 041508, a slow structural variable for which our experiments offer independent evidence.

Investigations on supersonic combustion in a combustion-driven shock tunnel

This article reports experimental results on supersonic combustion in a new facility. The facility is a combustion-driven shock tunnel, which is cheaper to build than the facilities in which such experiments are carried out conventionally. The observation region is a zone between two parallel flat plates with a 33 degrees wedge attached to the upstream end of the bottom plate. Gaseous hydrogen is injected at an angle of 45 degrees into an oncoming supersonic flow of Mach 2 (approximate) from a port on the bottom plate. The resulting flow field is visualized by a high speed camera in a dark background. Three different test gases, namely nitrogen, air, and oxygen-rich air are used, and the results are compared. A distinct luminosity due to combustion for oxygen-containing test gases is observed. Heat-transfer rates on a probe placed at the downstream end of the observation region and midway between the parallel plates are measured and compared for the three cases. Wall static pressure at 28 mm downstream of the injection port on the bottom plate is also presented.

Rheometry of dense granular materials: the crucial effects of gravity and confining walls

We describe here the rheological response of dense, slowly deforming granular materials to shear in a cylindrical Couette cell. All components of the stress on the outer cylinder are measured pointwise as a function of the depth, for different methods of construction of the bed that presumably lead to distinct fabrics. The static stress profiles for the different construction protocols are different, but a stress profile that is independent of construction history emerges when the granular column is sheared for sufficient time, in accord with the predictions of plasticity theories. However the qualitative features of the the stress profile under shear differs radically from the predictions of plasticity theories and data reported in earlier studies. We discuss a hypothesis for the anomalous stress profiles that was proposed recently by us, and the ways in which further experiments may to conducted to verify it.

Derecho natural y ciencia jurídica : consideraciones sobre la ciencia del derecho como ciencia práctica

Resumen: En el trabajo se aborda la vexata quaestio de la cientificidad de la ciencia jurídica, a la que se le impugna la pretensión de ser científica y, a la vez, práctica. Se estudian las impugnaciones realizadas en ese sentido por Claude Lévi-Strauss y Hans Albert, así como los intentos de algunos filósofos del derecho analíticos de superarla a través del análisis lógico del lenguaje jurídico. Se analizan después los cuestionamientos efectuados por algunos representantes de la filosofía hermenéutica, que critican los ensayos analíticos y proponen una concepción interpretativa de la ciencia jurídica. Luego de esta exposición, el A. evalúa las aportaciones analíticas y hermenéuticas, poniendo de relieve sus fortalezas y sus falencias a la hora de establecer el estatuto científico de la ciencia jurídica, para pasar finalmente a proponer una concepción de la ciencia del derecho heredera de la tradición de la filosofía práctica de cuño aristotélico. En este punto, el A. desarrolla —con base en el pensamiento de Tomás de Aquino— una concepción analógica del conocimiento científico y explica de qué modo es posible aplicarla a un saber acerca del derecho que resulte, a la vez, científico y práctico. Finalmente, desenvuelve la necesidad epistémica de una apertura del conocimiento de la ciencia jurídica a los primeros principios prácticos, que la vincula constitutivamente a la doctrina de la ley natural, así como al nivel máximamente determinado de la prudencia jurídica.