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HPI Future SOC Lab
(2015)
Das Future SOC Lab am HPI ist eine Kooperation des Hasso-Plattner-Instituts mit verschiedenen Industriepartnern. Seine Aufgabe ist die Ermöglichung und Förderung des Austausches zwischen Forschungsgemeinschaft und Industrie.
Am Lab wird interessierten Wissenschaftlern eine Infrastruktur von neuester Hard- und Software kostenfrei für Forschungszwecke zur Verfügung gestellt. Dazu zählen teilweise noch nicht am Markt verfügbare Technologien, die im normalen Hochschulbereich in der Regel nicht zu finanzieren wären, bspw. Server mit bis zu 64 Cores und 2 TB Hauptspeicher. Diese Angebote richten sich insbesondere an Wissenschaftler in den Gebieten Informatik und Wirtschaftsinformatik. Einige der Schwerpunkte sind Cloud Computing, Parallelisierung und In-Memory Technologien.
In diesem Technischen Bericht werden die Ergebnisse der Forschungsprojekte des Jahres 2015 vorgestellt. Ausgewählte Projekte stellten ihre Ergebnisse am 15. April 2015 und 4. November 2015 im Rahmen der Future SOC Lab Tag Veranstaltungen vor.
Rapid decline of glomerular filtration rate estimated from creatinine (eGFRcrea) is associated with severe clinical endpoints. In contrast to cross-sectionally assessed eGFRcrea, the genetic basis for rapid eGFRcrea decline is largely unknown. To help define this, we meta-analyzed 42 genome-wide association studies from the Chronic Kidney Diseases Genetics Consortium and United Kingdom Biobank to identify genetic loci for rapid eGFRcrea decline. Two definitions of eGFRcrea decline were used: 3 mL/min/1.73m(2)/year or more ("Rapid3"; encompassing 34,874 cases, 107,090 controls) and eGFRcrea decline 25% or more and eGFRcrea under 60 mL/min/1.73m(2) at follow-up among those with eGFRcrea 60 mL/min/1.73m(2) or more at baseline ("CKDi25"; encompassing 19,901 cases, 175,244 controls). Seven independent variants were identified across six loci for Rapid3 and/or CKDi25: consisting of five variants at four loci with genome-wide significance (near UMOD-PDILT (2), PRKAG2, WDR72, OR2S2) and two variants among 265 known eGFRcrea variants (near GATM, LARP4B). All these loci were novel for Rapid3 and/or CKDi25 and our bioinformatic follow-up prioritized variants and genes underneath these loci. The OR2S2 locus is novel for any eGFRcrea trait including interesting candidates. For the five genome-wide significant lead variants, we found supporting effects for annual change in blood urea nitrogen or cystatin-based eGFR, but not for GATM or (LARP4B). Individuals at high compared to those at low genetic risk (8-14 vs. 0-5 adverse alleles) had a 1.20-fold increased risk of acute kidney injury (95% confidence interval 1.08-1.33). Thus, our identified loci for rapid kidney function decline may help prioritize therapeutic targets and identify mechanisms and individuals at risk for sustained deterioration of kidney function.
Advances in biotechnologies rapidly increase the number of molecules of a cell which can be observed simultaneously. This includes expression levels of thousands or ten-thousands of genes as well as concentration levels of metabolites or proteins. Such Profile data, observed at different times or at different experimental conditions (e.g., heat or dry stress), show how the biological experiment is reflected on the molecular level. This information is helpful to understand the molecular behaviour and to identify molecules or combination of molecules that characterise specific biological condition (e.g., disease). This work shows the potentials of component extraction algorithms to identify the major factors which influenced the observed data. This can be the expected experimental factors such as the time or temperature as well as unexpected factors such as technical artefacts or even unknown biological behaviour. Extracting components means to reduce the very high-dimensional data to a small set of new variables termed components. Each component is a combination of all original variables. The classical approach for that purpose is the principal component analysis (PCA). It is shown that, in contrast to PCA which maximises the variance only, modern approaches such as independent component analysis (ICA) are more suitable for analysing molecular data. The condition of independence between components of ICA fits more naturally our assumption of individual (independent) factors which influence the data. This higher potential of ICA is demonstrated by a crossing experiment of the model plant Arabidopsis thaliana (Thale Cress). The experimental factors could be well identified and, in addition, ICA could even detect a technical artefact. However, in continuously observations such as in time experiments, the data show, in general, a nonlinear distribution. To analyse such nonlinear data, a nonlinear extension of PCA is used. This nonlinear PCA (NLPCA) is based on a neural network algorithm. The algorithm is adapted to be applicable to incomplete molecular data sets. Thus, it provides also the ability to estimate the missing data. The potential of nonlinear PCA to identify nonlinear factors is demonstrated by a cold stress experiment of Arabidopsis thaliana. The results of component analysis can be used to build a molecular network model. Since it includes functional dependencies it is termed functional network. Applied to the cold stress data, it is shown that functional networks are appropriate to visualise biological processes and thereby reveals molecular dynamics.
Portal = Wohnen
(2019)
Zuhause. Ein schönes Wort, wenn man eines hat. Ein Sehnsuchtswort, wenn man keines hat oder das eigene Zuhause nicht sicher ist. Zuhause steht auf dem Spiel, das zeigten die Nachrichten der vergangenen Monate und Jahre – in Potsdam und Berlin ebenso wie in vielen anderen Städten. Überall fehlt Wohnraum, den sich Menschen leisten können.
Seit Monaten kursiert auch in unserem Referat die Frage: Gibt es etwas Neues wegen deiner Wohnung? Streit mit dem Vermieter, Eigentümerwechsel oder eine auszehrende Wohnungssuche – was uns persönlich beschäftigt, ist derzeit überall zu hören. Deswegen möchten wir in der aktuellen Ausgabe des Universitätsmagazins Portal dem Thema Wohnen auf den Grund gehen.
Was bedeutet der Mangel an bezahlbarem Wohnraum für die soziale Mischung und wie kann die Politik hier eingreifen? Das haben wir einen Sozialwissenschaftler gefragt. Und wir haben uns umgehört, wie Studierende und Beschäftigte der Universität Potsdam eigentlich wohnen, was für sie Zuhause ist und was ihnen Sorgen bereitet. Wir haben einen Blick in die Wohnheime auf dem Campus Golm gewagt und zeigen Ihnen eine Vision des Standorts als Lebensraum nach menschlichem Maß. Aber auch das Klima lässt uns nicht kalt: Wie kann sich eine Stadt wie Potsdam, Wohnort von fast 180.000 Menschen, künftig besser auf Wetterextreme vorbereiten?
Wie Sie sicherlich schon bemerkt haben, erscheint die Portal in einem neuen Gewand. Doch wie eh und je haben wir die Menschen an der Universität besucht – in der Hoffnung, dass Sie einander an dieser großen Einrichtung mit den drei Standorten etwas besser kennenlernen. Und auch die Leserinnen und Leser, die die Uni Potsdam nicht so gut kennen, möchten wir in das Leben an unserer Hochschule einführen.
Wir haben Studierende getroffen, die sich besonders engagieren: für den Schutz des Klimas, die Gleichstellung aller Geschlechter oder im Fakultätsrat. Andere musizieren miteinander. In der Serie „Mein Arbeitstag“ fragen wir, welche Aufgaben alltäglich in der Universitätsbibliothek zu bewältigen sind. Eine Auszubildende hat ihren Praktikumsalltag im fernen Hongkong mit uns geteilt, während uns ein Seminar der Lehrerbildung in die Virtual Reality entführt. Wir lernen hyperschnelle Sterne und das beste Mittel gegen Rückenschmerzen kennen. Was die menschliche Stimme mit den Bewegungen der Erde zu tun hat, erfahren Sie in einem „Laborbesuch“. Im „Gespräch“ unterhält sich ein Klimaforscher mit einem Schüler und wir zeigen, wo sich Uni und Stadt gefunden haben. Wir nehmen Sie mit in die entstehende „European Digital UniverCity“ und erkundigen uns in einer internen „Expertenanfrage“ nach einer neuen Frauenbewegung in der Katholischen Kirche. Neugierig haben wir einem Slavisten 15 forsche Fragen gestellt. Ein Linguist erklärt uns, ob und wie wir Außerirdische verstehen können, wenn sie denn mit uns sprechen wollen. Wir haben mit einer ausgezeichneten Juristin über die Todesstrafe gesprochen und mit einer Postdoktorandin über selbstspielende Klaviere. Da auch eine junge Uni wie die unsere älter wird, schauen wir in der „Zeitreise“ zurück in die Kinderstube der Alma Mater und pusten mit Humor den Staub von den Akten. In der Serie „Es war einmal“ äußern sich zwei Forschende zu einem geschichtlichen Jubiläum. Und weil unser (und hoffentlich auch Ihr) Wissensdurst keine Grenzen kennt, haben wir ein Wissenschaftswort herumgedreht: den Turn. Was das ist und warum einem davon schwindelig werden kann – lesen Sie es selbst!
Portal alumni
(2009)
Liebe Leserin, lieber Leser, wenn es nach der Bundesfamilienrninisterin geht, soll Deutschland eines der familienfreundlichsten Länder in Europa werden. Noch sieht die Realität allerdings anders aus. Wie Ehemalige sich zwischen familiären und beruflichen Optionen entschieden haben, welche Probleme sie zu bewältigen hatten und welche Lösungen sie fanden, davon berichten sie in unserem Titelthema. Jede dritte Akademikerin bleibt heute in Deutschland kinderlos, Tendenz steigend. Abgesehen davon, dass es auch schlichtweg Lebensentwürfe ohne Kinder gibt: Ein nicht unwesentlicher Grund dafur ist sicherlich, dass die größte Last bei der Kindererziehung immer noch Frauen tragen und sie deshalb auch die größeren Einbußen in ihrer Karriere haben. So herrscht bei vielen Arbeitgebern das Vorurteil, Mütter in Führungspositionen wären weniger leistungsfahig. Dass aber gerade eine Familie Frauen in verantwortungsvollen Positionen den Rücken stärken und zu noch größerem Einsatz beflügeln kann, davon berichtet der einführende Artikel. Ein Beispiel dafür, dass sich Familie und eine berufliche Führungsposition vereinbaren lassen, ist auch Uni-Präsidentin, Prof. Dr.-Ing. Dr. Sabine Kunst. In einem Interview verrät sie ihr ganz persönliches Erfolgsrezept und stellt außerdem die strategische Ausrichtung der Hochschule in den nächsten Jahren vor. Wenn Sie Ihre Erfahrungen zu unserem Titelthema mit anderen Ehemaligen diskutieren wollen, können Sie dies unter .. Forum" in unserem "alumni-portal" tun. Wie immer freuen wir uns auf Ihre Meinung zur vorliegenden Ausgabe von ,,Portal alurnni" und wünschen Ihnen viele Vergnügen beim Lesen. Viele Grüße aus Potsdam, Ihr Alumni-Team.
Portal Wissen = Data
(2019)
Data assimilation? Stop! Don’t be afraid, please, come closer! No tongue twister, no rocket science. Or is it? Let’s see. It is a matter of fact, however, that data assimilation has been around for a long time and (almost) everywhere. But only in the age of supercomputers has it assumed amazing proportions.
Everyone knows data. Assimilation, however, is a difficult term for something that happens around us all the time: adaptation. Nature in particular has demonstrated to us for millions of years how evolutionary adaptation works. From unicellular organisms to primates, from algae to sequoias, from dinosaurs ... Anyone who cannot adapt will quickly not fit in anymore.
We of course have also learned to adapt in new situations and act accordingly. When we want to cross the street, we have a plan of how to do this: go to the curb, look left and right, and only cross the street if there’s no car (coming). If we do all this and adapt our plan to the traffic we see, we will not just safely cross the street, but we will also have successfully practiced data assimilation.
Of course, that sounds different when researchers try to explain how data assimilation helps them. Meteorologists, for example, have been working with data assimilation for years. The German Weather Service writes, “In numerical weather prediction, data assimilation is the approximation of a model run to the actual development of the atmosphere as described by existing observations.” What it means is that a weather forecast is only accurate if the model which is used for its calculation is repeatedly updated, i.e. assimilated, with new measurement data.
In 2017 an entire Collaborative Research Center was established at the University of Potsdam, CRC 1294, to deal with the mathematical basics of data assimilation. For Portal Wissen, we asked the mathematicians and speakers of the CRC Prof. Sebastian Reich and Prof. Wilhelm Huisinga how exactly data assimilation works and in which areas of research they can be used profitably in the future. We have looked at two projects at the CRC itself: the analysis of eye movements and the research on space weather.
In addition, the current issue is full of research projects that revolve around data in very different ways. Atmospheric physicist Markus Rex throws a glance at the spectacular MOSAiC expedition. Starting in September 2019, the German research icebreaker “Polarstern” will drift through the Arctic Ocean for a year and collect numerous data on ice, ocean, biosphere, and atmosphere. In the project “TraceAge”, nutritionists will use the data from thousands of subjects who participated in a long-term study to find out more about the function of trace elements in our body. Computer scientists have developed a method to filter relevant information from the flood of data on the worldwide web so as to enable visually impaired to surf the Internet more easily. And a geophysicist is working on developing an early warning system for volcanic eruptions from seemingly inconspicuous seismic data.
Not least, this issue deals with the fascination of fire and ice, the possibilities that digitization offers for administration, and the question of how to inspire children for sports and exercise. We hope you enjoy reading – and if you send us some of your reading experience, we will assimilate it into our next issue. Promised!
Background:
Plant phenotypic data shrouds a wealth of information which, when accurately analysed and linked
to other data types, brings to light the knowledge about the mechanisms of life. As phenotyping is a field of research
comprising manifold, diverse and time
‑consuming experiments, the findings can be fostered by reusing and combin‑
ing existing datasets. Their correct interpretation, and thus replicability, comparability and interoperability, is possible
provided that the collected observations are equipped with an adequate set of metadata. So far there have been no
common standards governing phenotypic data description, which hampered data exchange and reuse.
Results:
In this paper we propose the guidelines for proper handling of the information about plant phenotyping
experiments, in terms of both the recommended content of the description and its formatting. We provide a docu‑
ment called “Minimum Information About a Plant Phenotyping Experiment”, which specifies what information about
each experiment should be given, and a Phenotyping Configuration for the ISA
‑Tab format, which allows to practically
organise this information within a dataset. We provide examples of ISA
‑Tab
‑formatted phenotypic data, and a general
description of a few systems where the recommendations have been implemented.
Conclusions:
Acceptance of the rules described in this paper by the plant phenotyping community will help to
achieve findable, accessible, interoperable and reusable data.
Portal Wissen = Energy
(2020)
Energy – there is something to it. There is, of course, the matter-of-fact definition in every student encyclopedia: “the capacity to do mechanical work, transfer heat, or emit light.” In this way, energy accompanies us, often undetected, all day long: getting out of bed, turning on the heat, switching on the lights, taking a hot shower, getting dressed, making coffee, having breakfast – before we have even left the house, we have already released, transformed, applied, and refueled a lot of energy. And we haven’t even worked, at least not in the traditional sense.
But energy is not just a physical quantity that, due to its omnipresence, plays a key role in every natural science discipline, such as biology and chemistry, but also in almost every technical field. It is also indispensable when it comes to how we understand and describe our world and our activities – and it has been for a long time. How about an example? The Greek philosopher Aristotle was the first to speak of enérgeia, for him a rather nonphysical thing, a living “reality and effectiveness ” – that which makes the possible real. About 2,100 years later, the uncrowned king of German literature Johann Wolfgang von Goethe declared it to be a humanistic essence. “What can we call our own if not energy, strength, and will!” And for his contemporary Wilhelm von Humboldt, energy “was the human’s first and only virtue”. Although physics began to dominate the concept of energy when it became the leading science in the 19th century, energy remained significant in many areas.
Reason enough for us to take a look at energy-related matters at the University of Potsdam. We found them in a wide range of disciplines: While Iranian physicist Safa Shoaee is researching how organic materials can be used to manufacture the solar cells of the future, Swedish environmental researcher Johan Lilliestam is focusing on the different dimensions of the energy transition to learn what makes it successful. Slavicist Susanne Strätling, on the other hand, crosses the boundaries of her discipline as she examines a complex conceptual history and tries to find out why energy electrifies us today more than ever. And physicist Markus Gühr is able to use ultrashort flashes of light to investigate how molecules change under its influence and convert energy in the process.
Of course, we have enough energy to highlight the diversity of research at the University of Potsdam besides the feature topic of this issue. A cognitive researcher, for example, explains why our brain processes both music and language according to its own respective rhythm, while an environmental researcher presents a method that uses particles from outer space to measure soil moisture. Educational researchers have also launched a study on hate speech in schools and we introduce a palaeoclimatologist who is one of twelve researchers in the new postdoc program at the University of Potsdam. We have spared no energy!
Portal = Bioökonomie
(2020)
Ein bisschen sperrig ist es schon, dieses Wort: Bioökonomie. Noch ist es vielleicht nicht in aller Munde, aber das könnte sich dieses Jahr ändern. Immerhin ist es das Thema des Wissenschaftsjahres 2020. Und selbst wenn „Bioökonomie“ dem einen oder anderen schwer über die Lippen geht – sie umgibt uns bereits. Das lässt sich auch an den zahlreichen Projekten erkennen, die sich an der Universität Potsdam mit der nachhaltigen Nutzung nachwachsender Ressourcen beschäftigen.
In dieser Ausgabe des Unimagazins Portal stellen wir Ihnen Menschen vor, die Bausteine erarbeiten für eine moderne, biobasierte Wirtschaft, die biologische Materialien, Pflanzen, Tiere und Mikroorganismen umweltschonend und effizient nutzt. Eine brandenburgische Initiative zum Beispiel bringt Landwirte und Lehrer, Vertreter aus Verwaltung, Einzelhandel oder Umweltorganisationen zur bioökonomischen Wende ins Gespräch. Eine Informatikerin und eine Agrarwissenschaftlerin erklären, was die Digitalisierung in der Landwirtschaft leisten kann, und wir erfahren, wie die Universität weiter Treibhausgase einsparen wird. Ernährungswissenschaftler kultivieren Algen und Salzpflanzen, um unseren Gaumen an veränderte (land-)wirtschaftliche Bedingungen zu gewöhnen. Ob schon Alexander von Humboldt die Welt durch die Bioökonomie- Brille gesehen hat? Wie entwickeln Chemiker abbaubare Polymere? Und wie können Heilpflanzen Tropenkrankheiten bekämpfen? All dies in unserer Titelgeschichte.
Wie immer haben wir uns auch auf dem Campus umgesehen und und dabei interessante Geschichten aufgespürt. Wie studiert es sich eigentlich mit Mitte 60 – und wie ist es, als Schüler Uni-Luft zu schnuppern? Sie erfahren, wer außer Studierenden und Beschäftigten noch in den Hallen des Hochschulsports boxt und warum es so wichtig ist, sich für die Belange ausländischer Studierender einzusetzen. Botaniker zeigen uns die Flora Sansibars und zwei junge Gärtner nehmen uns mit in die Potsdamer Pflanzenwelt; wir erfahren, warum botanisches Wissen gar nicht altmodisch ist und Ernten auch Studierenden Spaß macht. Ein Spitzensportler mit Aussichten auf Olympia erklärt, warum fünf Sportarten besser sind als eine. Wir haben uns über die Gender Studies informiert und über neue Lernroboter an Schulen. Lesen Sie, wie die Universitätsschule aussehen kann und ob der Amerikanische Traum wahr geworden ist! Ob Vitamin C in der Krebstherapie eingesetzt werden könnte, warum sich ein Besuch in deutschen Geoparks lohnt und wie sich Rechtsextremismus in Deutschland entwickelt – wir haben uns schlau gemacht. 15 unverblümte Fragen hat uns ein Ernährungswissenschaftler beantwortet. Und wir wollten noch mehr wissen: Wie das Wetter eigentlich bei Shakespeare ist, warum das Lehramt der tollste Beruf der Welt ist, wie die Potsdamer Konferenz die Welt veränderte und welche optischen Schätze sich im Fotoarchiv der Uni Potsdam verbergen. Zuletzt erfreuen Sie sich doch an einigen verbalen Schätzen, die hier und da an der Universität gehoben werden.