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TR-96-09
{\footnotesize In der vorliegenden Arbeit werden neue Implementierungen des dualen und primalen revidierten Simplex-Algorithmus für die Lösung linearer Programme (LPs) vorgestellt. Dazu werden die Algorithmen mithilfe einer Zeilenbasis dargestellt, aus der über einen Spezialfall die übliche Darstellung mit einer Spaltenbasis folgt. Beide Darstellungen sind über die Dualität eng miteinander verbunden. Ausserdem wird eine theoretische Untersuchung der numerischen Stabilität von Simplex-Algorithmen durchgeführt, und es werden verschiedene Möglichkeiten der Stabilisierung diskutiert. Beide Darstellungen der Basis werden in den Implementierungen algorithmisch ausgenutzt, wobei der Einsatz der Zeilenbasis für LPs mit mehr Nebenbedingungen als Variablen Geschwindigkeitsvorteile bringt. Darüberhinaus werden weitere Beschleunigung gegenüber anderen state-of-the-art Implentierungen erzielt, und zwar durch den Einsatz eines Phase-1 LPs, das eine grösstmögliche Übereinstimmung mit dem Ausgangs-LPs aufweist, durch eine dynamische Anpassung der Faktorisierungsfrequenz für die Basis-Matrix und durch die Optimierung der Lösung linearer Gleichungssysteme für besonders dünnbesetzte Matrizen und Vektoren. Es wurden drei Implementierungen vorgenommen. Die erste läuft sequentiell auf einem PC oder einer Workstation. Ihre hohe numerische Stabilität und Effizienz durch die Integration der oben genannten Konzepte machen sie zu einem zuverlässigen Hilfsmittel für den täglichen Einsatz z.B.~in Schnittebenenverfahren zur Lösung ganzzahliger Programme. Als Programmiersprache wurde C++ verwendet, und es wurde ein objektorientierter Software-Entwurf zugrundegelegt. Dieser leistet eine hohe Flexibilität und Anpassbarkeit z.B.~für die Integration benutzerdefinierter Pricing-Strategien. Bei den anderen beiden Implentierungen handelt es sich um parallele Versionen für Parallelrechner mit gemeinsamem und für solche mit verteiltem Speicher. Dabei wird der objektorientierte Entwurf so genutzt, dass lediglich die zusätzlichen Aufgaben für die Parallelisierung (Synchronisation, Kommunikation und Verteilung der Arbeit) implementiert werden, während alle Algorithmen von der sequentiellen Implementierung geerbt werden. Die Parallelisierung setzt an vier Punkten an. Der erste und einfachste ist die parallele Berechnung eines Matrix-Vektor-Produktes. Als zweites wurden beim Pricing und Quotiententest parallele Suchalgorithmen eingesetzt. Weiter werden beim steepest-edge Pricing zwei lineare Gleichungssysteme nebenläufig gelöst. Schliesslich wird ein paralleles Block-Pivoting verwendet, bei dem Gleichungssysteme mehrerer aufeinanderfolgender Iterationen gleichzeitig gelöst werden. Ob und welche der Parallelisierungs-Konzepte eine Beschleunigung bewirken, ist problemabhängig. Es gelingt z.B.~mit 32 Prozessoren eine Beschleunigung um mehr als einen Faktor 16 zu erzielen. Schliesslich wird die parallele Lösung dünnbesetzter linearer Gleichungssysteme mit unsymmetrischen Matrizen untersucht und eine Implementierung für den Cray T3D vorgenommen. Sie enthält ein neues Verfahren des Lastausgleichs, das keinen zusätzlichen Aufwand verursacht. Die Implementierung erzielt vergleichsweise günstige Laufzeiten.}
TR-97-19
Das GOS Thesaurus--Handbuch wurde für die Teilnehmer des von der Robert Bosch Stiftung geförderten Projekts zum Sammlungsmanagement für kulturgeschichtliche Museen in den neuen Bundesländern geschrieben. Es basiert auf verschiedenen vom Institut für Museumskunde gemeinsam mit dem ZIB durchgeführten Projekten und beschreibt mit zahlreichen Beispielen Struktur und Aufbau eines Thesaurus.
TR-97-13
Das vorliegende Papier spezifiziert die Anforderungen an die Suchmaschine im Kooperativen Biblotheksverbund Berlin- Brandenburg (KOBV). Die Suchmaschine realisiert einen virtuellen Union Catalog, der auch als virtueller OPAC im Netz ansprechbar ist. Die zentrale Suchmaschine fungiert als Gateway zwischen der WWW- und der Z39.50-Welt des Internet. Mit Hilfe der Suchmaschine wird der Zugriff auf die Bibliotheken des KOBV, auf Normdaten und Fremddaten sowie auf weitere Informationsanbieter außerhalb des KOBV (über Internet und andere Netze) ermöglicht. Auf die Suchmaschine greifen sowohl Bibliotheksmitarbeiter/innen als auch Endnutzer zu, d.h. sie muß unterschiedlichen Anwenderbedürfnissen gerecht werden.
11-47
Das vom BMBF geförderte Projekt FTTX-PLAN entwickelt mathematische Modelle und Optimierungsverfahren, um automatisiert kostenoptimierte FTTx-Netze berechnen zu können. Wir zeigen anhand einer Praxisstudie in Zusammenarbeit mit der Regensburger R-KOM, wie ein Planer von diesen Verfahren profitieren kann, um die Auswirkungen bestimmter Entscheidungen auf die Netzstruktur und -kosten zu untersuchen. Wir illustrieren dies am Beispiel eines FTTB/FTTH-Vergleichs, der Variation von Kundenanbindungsraten und der gezielten Ausnutzung existierender Leerrohre, um Tiefbau zu vermeiden.
11-48
TR-92-03
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Plazierungsproblem, welches beim Entwurf elektronischer Schaltungen auftritt. Das Plazierungsproblem modellieren wir als ein quadratisches 0/1 Optimierungsproblem unter linearen Nebenbedingungen und untersuchen das Modell komplexitätstheoretisch. Der zweite Aspekt der Arbeit bezieht sich auf die Lösung praktischer Problembeispiele im sogenannten Sea of cells"-Entwurfsstil. Zur Lösung dieser Beispiele wurde ein Prototyp implementiert und mit state of the art"-Plazierungsverfahren verglichen. Schlie\ss lich werden wir uns mit dem Clusteringproblem, das eine Variante des Mehrfachschnitt-Problems darstellt, beschäftigen. Dabei steht einerseits im Vordergrund, wie diese Probleme heuristisch gelöst werden können und wie die Integration des Ansatzes in das Plazierungsprogramm erfolgt. Andererseits soll das Clusteringproblem polyedrisch untersucht werden.
TR-89-03
A new approach for the discretisation of hyperbolic conservation laws via a finite element method is developed and analysed. Appropriate forms of the Eulers equation of gas dynamic are considered to employ the algorithm in a reasonable way for this system of nonlinear equations. Both mathematical and physical stability results are obtained. A main part of the paper is devoted to the convergence proof with energy methods under strong regularity of the solution of a scalar nonlinear conservation law. Some hints on the implementation and numerical results for the calculation of transonic gasflow through a Laval nozzle are given. The necessary amount of numerical work is compared to an established finite difference method and the efficiency of the algorithm is shown. A survey on recent literature about finite element methods for hyperbolic problem is included.
00-40
Das aus den Medien bekannte umstrittene Ziegenproblem (auch Drei-Türen-Problem genannt) wird vollständig analysiert und gelöst. In der Streitfrage spielen sprachliche Mehrdeutigkeiten der Problemformulierung eine wesentliche Rolle; zudem werden Zufallsereignisse mit willkürlicher Information über deren Ergebnisse verwechselt. Tatsächlich erweisen sich beide strittigen Lösungen als teilweise richtige Bestandteile der Gesamtlösung. Die Argumentation wird in allgemeinverständlicher Sprache geführt und anschliessend durch eine formale mathematische Betrachtung ergänzt.
TR-98-05
Polygonale Schädelmodelle bilden ein wichtiges Hilfsmittel für computergestützte Planungen im Bereich der plastischen Chirurgie. Wir beschreiben, wie derartige Modelle automatisch aus hochaufgelösten CT-Datensätzen erzeugt werden können. Durch einen lokal steuerbaren Simplifizierungsalgorithmus werden die Modelle so weit vereinfacht, daß auch auf kleineren Graphikcomputern interaktives Arbeiten möglich wird. Die Verwendung eines speziellen Transparenzmodells ermöglicht den ungehinderten Blick auf die bei der Planung relevanten Knochenstrukturen und läßt den Benutzer zugleich die Kopfumrisse des Patienten erkennen.
00-24
Wie sucht ein Wissenschaftler im Internet die ben"otigten Informationen für seine Arbeit? Welche relevanten Informationen gibt es überhaupt im Web? Sind dafür solche Suchmaschinen wie AltaVista, Google oder HotBot die richtigen Werkzeuge? Die Antwort der Mathematiker heisst Math-Net, ein Informations- und Kommunikationssystem für die Mathematik. Math-Net besteht zunächst aus den Informationen von Personen und Institutionen, die ihre für die Mathematik relevanten Informationen dort bereitstellen wollen. Das soll i.a. auf den Web-Servern der Personen oder Institutionen geschehen. Hierin unterscheidet sich die Situation im Math-Net nicht von der im WWW insgesamt. Im Math-Net sollen aber die Informationen in einheitlicher Weise erschlossen werden. Dazu gibt es sowohl für Server als auch für die Dokumente Empfehlungen für deren Strukturierung. Die lokalen Informationen werden dann im Math-Net durch automatische Verfahren gesammelt, ausgewertet und indexiert. Diese Indexe sind die Basis für die Math-Net Dienste. Das sind Search Engines und Portale, die einen qualifizierten und effizienten Zugang zu den Informationen im Math-Net bieten. Die Math-Net Dienste sind auf die Mathematik spezialisiert. Im Gegensatz zu den oben erwähnten universellen Suchmaschinen decken sie nur einen winzigen Bruchteil des Web ab, aber dafür den für die Mathematik relevanten Teil. Math-Net ist mehr als nur Search Engine oder Portal zu Informationen in der Mathematik. Es ist auch ein Informations- und Kommunikationssystem sowie ein Publikationsmedium für die Mathematik. Die mathematische Community hat sich in der Math-Net Initiative organisiert. Diese Initiative wird von der International Mathematical Union (IMU), der weltweiten Dachorganisation der mathematischen Gesellschaften, koordiniert. Die Entwicklung des Math-Net wird von dem breiten Konsens der Mathematiker getragen, den Zugang zu der für die Mathematik relevanten Information zu erleichtern und zu verbessern.