Effect of long-range Coulomb interaction on shot-noise suppression in ballistic transport

We present a microscopic analysis of shot-noise suppression due to long-range Coulomb interaction in semiconductor devices under ballistic transport conditions. An ensemble Monte Carlo simulator self-consistently coupled with a Poisson solver is used for the calculations. A wide range of injection-rate densities leading to different degrees of suppression is investigated. A sharp tendency of noise suppression at increasing injection densities is found to scale with a dimensionless Debye length related to the importance of space-charge effects in the structure.

Modelling and simulation of a photovoltaic fuel cell hybrid system

A stand-alone power system is an autonomous system that supplies electricity to the user load without being connected to the electric grid. This kind of decentralized system is frequently located in remote and inaccessible areas. It is essential for about one third of the world population which are living in developed or isolated regions and have no access to an electricity utility grid. The most people live in remote and rural areas, with low population density, lacking even the basic infrastructure. The utility grid extension to these locations is not a cost effective option and sometimes technically not feasible. The purpose of this thesis is the modelling and simulation of a stand-alone hybrid power system, referred to as ���hydrogen Photovoltaic-Fuel Cell (PVFC) hybrid system���. It couples a photovoltaic generator (PV), an alkaline water electrolyser, a storage gas tank, a proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), and power conditioning units (PCU) to give different system topologies. The system is intended to be an environmentally friendly solution since it tries maximising the use of a renewable energy source. Electricity is produced by a PV generator to meet the requirements of a user load. Whenever there is enough solar radiation, the user load can be powered totally by the PV electricity. During periods of low solar radiation, auxiliary electricity is required. An alkaline high pressure water electrolyser is powered by the excess energy from the PV generator to produce hydrogen and oxygen at a pressure of maximum 30bar. Gases are stored without compression for short- (hourly or daily) and long- (seasonal) term. A proton exchange membrane (PEM) fuel cell is used to keep the system���s reliability at the same level as for the conventional system while decreasing the environmental impact of the whole system. The PEM fuel cell consumes gases which are produced by an electrolyser to meet the user load demand when the PV generator energy is deficient, so that it works as an auxiliary generator. Power conditioning units are appropriate for the conversion and dispatch the energy between the components of the system. No batteries are used in this system since they represent the weakest when used in PV systems due to their need for sophisticated control and their short lifetime. The model library, ISET Alternative Power Library (ISET-APL), is designed by the Institute of Solar Energy supply Technology (ISET) and used for the simulation of the hybrid system. The physical, analytical and/or empirical equations of each component are programmed and implemented separately in this library for the simulation software program Simplorer by C++ language. The model parameters are derived from manufacturer���s performance data sheets or measurements obtained from literature. The identification and validation of the major hydrogen PVFC hybrid system component models are evaluated according to the measured data of the components, from the manufacturer���s data sheet or from actual system operation. Then, the overall system is simulated, at intervals of one hour each, by using solar radiation as the primary energy input and hydrogen as energy storage for one year operation. A comparison between different topologies, such as DC or AC coupled systems, is carried out on the basis of energy point of view at two locations with different geographical latitudes, in Kassel/Germany (Europe) and in Cairo/Egypt (North Africa). The main conclusion in this work is that the simulation method of the system study under different conditions could successfully be used to give good visualization and comparison between those topologies for the overall performance of the system. The operational performance of the system is not only depending on component efficiency but also on system design and consumption behaviour. The worst case of this system is the low efficiency of the storage subsystem made of the electrolyser, the gas storage tank, and the fuel cell as it is around 25-34% at Cairo and 29-37% at Kassel. Therefore, the research for this system should be concentrated in the subsystem components development especially the fuel cell.

Rezentralisierung: Server-Based Computing in der Praxis einer Universit��tsbibliothek

Der Beitrag beschreibt die Ein- und Durchf��hrung einer Server-basierten Computerinfrastruktur in einer Universit��tsbibliothek. Beschrieben wird das so genannte MetaFrame-DV-Konzept der Universit��tsbibliothek Kassel, das das dortige Informationsmanagement in den letzten vier Jahren initiiert, konzipiert und umgesetzt hat. Hierbei werden nunmehr nicht mehr nur Applikationsserver z.B. f��r das CD-Angebot eingesetzt, sondern s��mtliche ca. 200 Mitarbeiter- und Funktionsarbeitspl��tze ��ber eine Citrix MetaFrame-Installation serverseitig betreut. Besonderes Augenmerk gilt in diesem Beitrag der Konfiguration, der praktischen Administration und den t��glichen Arbeitsbedingungen an den Bibliotheksmitarbeiterarbeitspl��tzen.

Ein XML-basiertes Modell f��r synchrone Gruppenarbeit auf gemeinsamen Informationsr��umen

In dieser Arbeit wird ein generisches Modell fuer synchrone Gruppenarbeit auf gemeinsamen Informationsraeumen entwickelt. Fuer die Entwicklung dieses Modells muessen die Grundfunktionen fuer Anwendungen der synchronen Gruppenarbeit realisiert werden. Neben der Modellierung des Datenraumes (Datenmodell) und der operationellen Schnittstelle (Interaktionsmodell), muessen Mechanismen fuer die Darstellung der Aktivitaeten der Gruppenmitglieder auf dem Informationsraum (Awareness), sowie fuer die Synchronisierung gleichzeitiger Zugriffe verschiedener Benutzer auf dem Datenraum realisiert werden (Nebenlaeufgkeitskontrolle). Das Grundproblem bei der Loesung der Nebenlaeufigkeit liegt bei der Aufgabe der Isolation aus den klassischen ACID-Transaktionen zu gunsten von Awareness. Die rapide Entwicklung von Techniken der mobilen Kommunikation ermoeglicht den Einsatz dieser Geraete fuer den Zugriff auf Daten im Internet. Durch UMTSund WLAN-Technologien koennen Mobilgeraete fuer Anwendungen ueber die reine Kommunikation hinaus eingesetzt werden. Eine natuerliche Folge dieser Entwicklung sind Anwendungen fuer die Zusammenarbeit mehrerer Benutzer. In der Arbeit wird daher auf die Unterstuetzung mobiler Geraete besonderen Wert gelegt. Die Interaktion der Benutzer auf den gemeinsamen Datenraum wird durch einfache Navigationsoperationen mit einem Cursor (Finger) realisiert, wobei der Datenraum durch XML-Dokumente dargestellt wird. Die Visualisierung basiert auf der Transformierung von XML-Dokumenten in andere XML-basierte Sprachen wie HTML oder SVG durch XSLT-Stylesheets. Awareness-Informationen werden, aehnlich dem Fokus/Nimbus-Modell, von der Interaktion der Benutzer und der Ermittlung der sichtbaren Objekte bei dem Benutzer hergeleitet. Fuer eine geeignete Kontrolle der Nebenlaeufigkeit wurde der Begriff der visuellen Transaktion eingefuehrt, wo die Auswirkungen einer Transaktion von anderen Benutzern (Transaktionen) beobachtet werden koennen. Die Synchronisierung basiert auf einem Sperrverfahren und der Einfuehrung der neuen W-Sperre und der Grundoperationen readV und writeV. Das Modell (Groupware-Server) wird in der Arbeit in einem Prototyp implementiert. Weiterhin wird eine Java-Anwendung sowohl auf einem Desktop PC als auch auf einem Pocket PC (iPAQ 3970) implementiert, welche die Einsetzbarkeit dieses Prototyps demonstriert.

Konzept und Prototyp eines interoperablen und offenen Simulationssystems

Simulation hat sich in der Vergangenheit als unterst��tzendes Planungsinstrument und Prognosemethode zur Untersuchung von Materialflusssystemen in verschiedenen Branchen etabliert. Daf��r werden neben Simulationswerkzeugen auch zunehmend Virtual Reality (VR), insbesondere mit dem Ansatz Digitale Fabrik, eingesetzt. Ein Materialflusssimulator, der f��r den VR���Einsatz geeignet ist,existiert noch nicht, so dass Anwender gegenw��rtig mit verschiedenen Systemen arbeiten m��ssen, um Untersuchungen eines Simulationsmodells in einem VR���Umfeld wie beispielsweise in einem CAVE zu erm��glichen. Zeitlicher Aufwand ist dadurch vorprogrammiert und das Auftreten von Fehlern bei der Konvertierung des Simulationsmodells m��glich. Da auch der hauseigene Materialflusssimulator SIMFLEX/3D nicht f��r beide Anwendungsgebiete genutzt werden kann und f��r einen solchen Einsatz mit sehr hohem Aufwand angepasst werden m��sste, wurde stattdessen ein neues Simulationssystem entworfen. Das Simulationssystem wird in der vorliegenden Arbeit als ein interoperables und offenes System beschrieben, das ��ber eine flexible Softwarearchitektur verf��gt und in einem vernetzten Umfeld mit anderen Werkzeugen Daten austauschen kann. Die grundlegende Idee besteht darin, eine flexible Softwarearchitektur zu entwerfen, die zun��chst interaktive und ereignisorientierte 3D���Simulation erlaubt, aber zus��tzlich f��r andere Anwendungszwecke offen gehalten wird. Durch den offenen Ansatz k��nnen Erweiterungen, die in Form von Plugins entwickelt werden, mit geringem Aufwand in das System integriert werden, wodurch eine hohe Flexibilit��t des Systems erreicht wird. F��r interoperable Zwecke werden Softwaremodule vorgestellt, die optional eingesetzt werden k��nnen und standardisierte Formate wie bspw. XML benutzen. Mit dem neuen Simulationssystem wird die L��cke zwischen Desktop��� und VR���Einsatz geschlossen und aus diesem Grund der Zeitaufwand und Fehlerquellen reduziert. Dar��ber hinaus erm��glicht der offene Ansatz, das Simulationssystem rollen- und aufgabenspezifisch anzupassen, indem die erforderlichen Plugins bereitgestellt werden. Aus diesem Grund kann das Simulationssystem mit sehr geringem Aufwand um weitere Untersuchungsschwerpunkte wie beispielsweise Avatare erg��nzt werden. Erste Untersuchungen in einem CAVE wurden erfolgreich durchgef��hrt. F��r die Digitale Fabrik kann der Prototyp eingesetzt werden, um die Produktionsplanung mit Hilfe der Simulation und die Entwicklung mit Hilfe der entwickelten Viewer zu unterst��tzen. Letzteres ist m��glich, da die Viewer zahlreiche CAD���Formate lesen und um weitere Formate erg��nzt werden k��nnen. Das entwickelte System ist f��r den Einsatz in verschiedenen Prozessen einer Wertsch��pfungskette geeignet,um es als Untersuchungs-, Kommunikations- und Steuerungswerkzeug einzusetzen.

Ver��nderungen des Raum-Zeit-Verhaltens im Zuge von Lebensumbr��chen und ihre Anforderungen an die Stadt- und Verkehrsplanung am Beispiel des Eintritts in den Ruhestand

Ver��nderungen des Raum-Zeit-Verhaltens im Zuge von Lebensumbr��chen und ihre Anforderungen an die Stadt- und Verkehrsplanung am Beispiel des Eintritts in den Ruhestand. In der vorliegenden Dissertation wurde untersucht, ob und in welchem Ma��e sich das Raum-Zeit-Verhalten im Alltag mit dem Eintritt in den Ruhestand ver��ndert. Bei der Untersuchung handelt es sich um eine mehrj��hrige Panel-Studie, die in den Regionen Hamburg und Kassel durchgef��hrt wurde. Mit insgesamt 50 Studienteilnehmern wurden vor und nach ihrem Ausscheiden aus dem Erwerbsleben umfassende Interviews gef��hrt. Hierbei kam die an der Oxford University entwickelte ���HATS���-Methode (���Household Activity Travel Simulator���) zum Einsatz, die einen tiefen Einblick in die Alltagsstrukturen und das aus ihnen resultierende raum-zeitliche Verhalten erm��glicht. Ein Untersuchungsschwerpunkt lag auf der Verkehrsmittelwahl. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse wurden Handlungsempfehlungen f��r die Stadt- und Verkehrsplanung abgeleitet. Es zeigte sich, dass die Studienteilnehmer mit ihrem Eintritt in den Ruhestand grunds��tzlich deutlich sp��ter im Tagesverlauf als Verkehrsteilnehmer in Erscheinung treten. Dar��ber hinaus zeichnete sich ein Bedeutungszuwachs des Stadtquartiers bzw. der nahr��umlichen Mobilit��t ab; der Fu��- und Fahrradverkehr gewinnt f��r die Alltagsmobilit��t an Bedeutung. Versorgungs- und Dienstleistungsangebote im eigenen Wohnquartier ��� und somit nutzungsgemischte Stadtquartiere ��� erweisen sich demnach insbesondere f��r die Gruppe der Ruhest��ndler als besonders relevant. Trotz der steigenden Bedeutung des Fu��-und Fahrradverkehrs zeigt die Studie, dass dem Pkw in der Alltagsmobilit��t eine (nach wie vor) dominante Rolle zukommt ��� eine Entwicklung, die sich aufgrund des Kohorteneffekts eher noch verst��rken wird. Im Rahmen der Diskussion geeigneter Handlungsans��tze f��r die Stadt- und Verkehrsplanung zur St��rkung des Umweltverbundes werden ��� neben Interventionen zur Attraktivit��tsminderung des Pkw ��� insbesondere verschiedene Ma��nahmen zu Angebotsverbesserungen im ��PNV behandelt. Dabei wird u. a. auch die Verhaltensrelevanz von Kostenwahrnehmungen betrachtet. Zus��tzlich wird deutlich, dass bei der Etablierung verkehrsplanerischer Ma��nahmen auch die zu-nehmende Bedeutung von Wegen, die in Begleitung anderer Haushaltsmitglieder zur��ckgelegt werden (Stichwort: Haushaltsmobilit��t), ber��cksichtigt werden muss. Der Eintritt in den Ruhestand erweist sich grunds��tzlich als eine Umbruchsituation im Lebensverlauf, die ein Aufbrechen von (Verkehrs-)Gewohnheiten im Alltag beg��nstigt und die Betroffenen besonders empf��nglich f��r Informationen zu verschiedenen Verkehrsangeboten bzw. Verhaltens-alternativen werden l��sst. Hinsichtlich m��glicher Handlungsans��tze wird in dieser Studie u. a. thematisiert, wie im Rahmen einer zielgruppenspezifischen Kommunikation im ��PNV dieses Zeit-fenster genutzt werden kann, um Menschen an der Schwelle zum Eintritt in den Ruhestand als regelm����ige Nutzer von Bus und Bahn (neu) zu gewinnen bzw. zu halten.

Stereo-Based Head Pose Tracking Using Iterative Closest Point and Normal Flow Constraint

In this text, we present two stereo-based head tracking techniques along with a fast 3D model acquisition system. The first tracking technique is a robust implementation of stereo-based head tracking designed for interactive environments with uncontrolled lighting. We integrate fast face detection and drift reduction algorithms with a gradient-based stereo rigid motion tracking technique. Our system can automatically segment and track a user's head under large rotation and illumination variations. Precision and usability of this approach are compared with previous tracking methods for cursor control and target selection in both desktop and interactive room environments. The second tracking technique is designed to improve the robustness of head pose tracking for fast movements. Our iterative hybrid tracker combines constraints from the ICP (Iterative Closest Point) algorithm and normal flow constraint. This new technique is more precise for small movements and noisy depth than ICP alone, and more robust for large movements than the normal flow constraint alone. We present experiments which test the accuracy of our approach on sequences of real and synthetic stereo images. The 3D model acquisition system we present quickly aligns intensity and depth images, and reconstructs a textured 3D mesh. 3D views are registered with shape alignment based on our iterative hybrid tracker. We reconstruct the 3D model using a new Cubic Ray Projection merging algorithm which takes advantage of a novel data structure: the linked voxel space. We present experiments to test the accuracy of our approach on 3D face modelling using real-time stereo images.

Compact Representations for Fast Nonrigid Registration of Medical Images

We develop efficient techniques for the non-rigid registration of medical images by using representations that adapt to the anatomy found in such images. Images of anatomical structures typically have uniform intensity interiors and smooth boundaries. We create methods to represent such regions compactly using tetrahedra. Unlike voxel-based representations, tetrahedra can accurately describe the expected smooth surfaces of medical objects. Furthermore, the interior of such objects can be represented using a small number of tetrahedra. Rather than describing a medical object using tens of thousands of voxels, our representations generally contain only a few thousand elements. Tetrahedra facilitate the creation of efficient non-rigid registration algorithms based on finite element methods (FEM). We create a fast, FEM-based method to non-rigidly register segmented anatomical structures from two subjects. Using our compact tetrahedral representations, this method generally requires less than one minute of processing time on a desktop PC. We also create a novel method for the non-rigid registration of gray scale images. To facilitate a fast method, we create a tetrahedral representation of a displacement field that automatically adapts to both the anatomy in an image and to the displacement field. The resulting algorithm has a computational cost that is dominated by the number of nodes in the mesh (about 10,000), rather than the number of voxels in an image (nearly 10,000,000). For many non-rigid registration problems, we can find a transformation from one image to another in five minutes. This speed is important as it allows use of the algorithm during surgery. We apply our algorithms to find correlations between the shape of anatomical structures and the presence of schizophrenia. We show that a study based on our representations outperforms studies based on other representations. We also use the results of our non-rigid registration algorithm as the basis of a segmentation algorithm. That algorithm also outperforms other methods in our tests, producing smoother segmentations and more accurately reproducing manual segmentations.

Building Grounded Abstractions for Artificial Intelligence Programming

Most Artificial Intelligence (AI) work can be characterized as either ``high-level'' (e.g., logical, symbolic) or ``low-level'' (e.g., connectionist networks, behavior-based robotics). Each approach suffers from particular drawbacks. High-level AI uses abstractions that often have no relation to the way real, biological brains work. Low-level AI, on the other hand, tends to lack the powerful abstractions that are needed to express complex structures and relationships. I have tried to combine the best features of both approaches, by building a set of programming abstractions defined in terms of simple, biologically plausible components. At the ``ground level'', I define a primitive, perceptron-like computational unit. I then show how more abstract computational units may be implemented in terms of the primitive units, and show the utility of the abstract units in sample networks. The new units make it possible to build networks using concepts such as long-term memories, short-term memories, and frames. As a demonstration of these abstractions, I have implemented a simulator for ``creatures'' controlled by a network of abstract units. The creatures exist in a simple 2D world, and exhibit behaviors such as catching mobile prey and sorting colored blocks into matching boxes. This program demonstrates that it is possible to build systems that can interact effectively with a dynamic physical environment, yet use symbolic representations to control aspects of their behavior.

LLSIM Reference Manual

A program that simulates a Digital Equipment Corporation PDP-11 computer and many of its peripherals on the AI Laboratory Time Sharing System (ITS) is described from a user's reference point of view. This simulator has a built in DDT-like command level which provides the user with the normal range of DDT facilities but also with several special debugging features built into the simulator. The DDT command language was implemented by Richard M. Stallman while the simulator was written by the author of this memo.

Efecto de las p��rdidas y ganancias recientes en el riesgo asumido por los automovilistas

Se analiza el efecto de las p��rdidas y ganancias recientes sobre la conducta arriesgada y el riesgo percibido en la ejecuci��n del simulador de conducci��n TIC/PC. Los modelos te��ricos analizados coinciden en predecir aumento de la conducta arriesgada tras la p��rdida y no modificaci��n tras la ganancia. Los resultados obtenidos no confirman estas predicciones en cuanto al efecto de las p��rdidas recientes. Tras las ganancias los sujetos no se diferencian de los controles. En cuanto al riesgo percibido, s��lo la Teor��a de Riesgo-Cero predice modificaciones tras la p��rdida. Si bien nuestros sujetos experimentales perciben menos riesgo tras la p��rdida, ello no se traduce en un aumento de la conducta arriesgada. Parece ser que percepci��n y conducta se rigen por mecanismos diferentes

Gestor de colecciones de recursos para gvSIG

Actualmente la Direcci��n General de Patrimonio Natural y Biodiversidad de la Consejer��a de Agricultura y Agua de la Comunidad Aut��noma de la Regi��n de Murcia (en adelante DGPNB) utiliza gvSIG como herramienta de trabajo. Los usuarios de gvSIG tienen disponible un elevado conjunto de capas de datos a los que acceden a trav��s de la herramienta de a��adir capa en gvSIG. El procedimiento de trabajo presenta problemas de usabilidad a los usuarios a la hora de a��adir nuevas capas, o simplemente se dificulta involuntariamente el acceso a la informaci��n cartogr��fica existente y disponible en la DGPNB. As�� pues Prodevelop ha iniciado el desarrollo de una extensi��n para gvSIG que permite con un procedimiento sencillo, la creaci��n de colecciones de recursos cartogr��ficos que puedan ser empleados por m��ltiples usuarios a lo largo de toda una corporaci��n y a su vez facilita a cada usuario la creaci��n y mantenimiento de su propia colecci��n de recursos m��s empleados

Learning and adaptation in physical heterogeneous teams of robots

In this paper we present a novel approach to assigning roles to robots in a team of physical heterogeneous robots. Its members compete for these roles and get rewards for them. The rewards are used to determine each agent���s preferences and which agents are better adapted to the environment. These aspects are included in the decision making process. Agent interactions are modelled using the concept of an ecosystem in which each robot is a species, resulting in emergent behaviour of the whole set of agents. One of the most important features of this approach is its high adaptability. Unlike some other learning techniques, this approach does not need to start a whole exploitation process when the environment changes. All this is exemplified by means of experiments run on a simulator. In addition, the algorithm developed was applied as applied to several teams of robots in order to analyse the impact of heterogeneity in these systems

Graphical simulators for AUV development

A long development time is needed from the design to the implementation of an AUV. During the first steps, simulation plays an important role, since it allows for the development of preliminary versions of the control system to be integrated. Once the robot is ready, the control systems are implemented, tuned and tested. The use of a real-time simulator can help closing the gap between off-line simulation and real testing using the already implemented robot. When properly interfaced with the robot hardware, a real-time graphical simulation with a "hardware in the loop" configuration, can allow for the testing of the implemented control system running in the actual robot hardware. Hence, the development time is drastically reduced. These paper overviews the field of graphical simulators used for AUV development proposing a classification. It also presents NEPTUNE, a multi-vehicle, real-time, graphical simulator based on OpenGL that allows hardware in the loop simulations

Analisis logistico interno de la Sociedad Portuaria Regional de Barranquilla

El transporte mar��timo en el ��mbito mundial se ha caracterizado por ser un sector de gran dinamismo en su desarrollo tecnol��gico y comercial. Evidentemente el mar se ha constituido en una v��a excelente para el movimiento de mercanc��as ya que sus conexiones con otras v��as acu��ticas naturales o artificiales es posible el acceso al interior de muchos pa��ses [Proexport, 2008]. Las actividades mar��timas juegan un papel muy importante para el desarrollo econ��mico de cualquier pa��s, especialmente para Colombia, d��nde se ha visto reflejado lo relevante que ��stas han sido para el mismo. La presente tesis busca analizar la situaci��n actual de la Sociedad Portuaria Regional de Barranquilla, identificando qu�� ventajas, carencias y problemas presenta, para saber as�� c��mo ��stas se podr��an suplir y mejorar mediante el uso de herramientas como los diagramas de recorrido y flujo o el simulador promodel.