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Innerhalb dieser Arbeit erfolgte die erstmalige systematische Untersuchung von Vinylsulfonsäureethylester (1a), Phenylvinylsulfon (1b), N-Benzyl-N-methylethensulfonamid (1c) in der FUJIWARA-MORITANI Reaktion (alternativ als DHR bezeichnet). Bei dieser übergangsmetallkatalysierten Reaktion erfolgt der Aufbau einer neuen C-C-Bindung unter der doppelten Aktivierung einer C-H-Bindung. Somit kann ein atomökonomischer Aufbau von Molekülen realisiert werden, da keine Beiprodukte in Form von Salzen entstehen. Als aromatischer Reaktant wurden Acetanilide (2) verwendet, damit eine regiospezifische Kupplung durch die katalysatordirigierende Acetamid-Gruppe (CDG) erfolgt. Für die Pd-katalysierte DHR wurde eine umfangreiche Optimierung durchgeführt und anschließend konnten neun verschieden, substituierte 2 mit 1a und sieben verschieden, substituierte 2 mit 1b funktionalisiert werden. Da eine Reaktion mit 1c ausblieb, erfolgte ein Wechsel auf eine Ru-katalysierte Methode für die DHR. Mit dieser Methode konnte 1c mit Acetaniliden funktionalisiert werden und das Spektrum der verwendeten 2, in Form von deaktivierenden Substituenten erweitert werden.
Im Anschluss wurden die sulfalkenylierten Acetanilide in weiterführenden Reaktionen untersucht. Hierfür wurde eine Reaktionssequenz bestehend aus einer DeacetylierungDiazotierung-Kupplungsreaktion verwendet, um die Acetamid-Gruppe in eine Abgangsgruppe zu überführen und danach in einer MATSUDA-HECK Reaktion zu kuppeln. Mit dieser Methode konnten mehrere 1,2-Dialkenylbenzole erhalten werden und die CDG ein weiteres Mal genutzt werden. Neben der Überführung der CDG in eine Abgangsgruppe konnte diese auch in die Synthese verschiedener Heterozyklen integriert werden. Dafür erfolgte zunächst eine 1,3-Zykloaddition durch deprotonierten Tosylmethylisocanid an der elektronenarmen Sulfalkenylgruppe zur Synthese von Pyrrolen. Anschließend erfolgte eine Kupplung der PyrrolFunktion und der CDG durch Zyklokondensation, wodurch Quinoline dargestellt wurden. Durch diese Synthesen konnten Schwefelanaloga des Naturstoffes Marinoquionolin A erhalten werden.
Ein weitere übergangsmetallkatalysierte C-H-Aktivierungsreaktion, die MATSUDA-HECK Reaktion, wurde genutzt, um 1b zu mit verschieden, subtituierten Diazoniumsalzen zu arylieren. Hier konnten zahlreichen Styrenylsulfone erhalten werden. Der erfolgreiche Einsatz der Vinylsulfonylverbindungen in der Kreuzmetathese konnte innerhalb dieser Arbeit nicht erreicht werden. Daher erfolgte die Synthese verschiedener dialkenylierter Sulfonamide. Hierfür wurde die Kettenlänge der Alkenyl-Gruppe am Schwefel zwischen 2-3 und am Stickstoff zwischen 3-4 variiert. Der Einsatz der dialkenylierten Sulfonamide erfolgte in den zuvor untersuchten C-H-Aktivierungsmethoden.
N-Allyl-N-phenylethensulfonamid (3) konnte erfolgreich in der DHR und HECK Reaktion funktionalisiert werden. Hierbei erfolgte eine methodenspezifische Kupplung in Abhängigkeit von der Elektronendichte der entsprechenden Alkenyl-Gruppe. Die DHR führte zur selektiven Arylierung der Vinyl-Gruppe und die HECK Reaktion zur Arylierung an der Allyl-Gruppe. Gemischte Produkte wurden nicht erhalten. Für die weiteren Diolefine wurde komplexe Produktgemische erhalten. Des Weiteren wurden die Diolefine in der Ringschlussmetathese untersucht und die entsprechenden Sultame in sehr guten Ausbeuten erhalten. Die Verwendung der Sultame in der C-H-Aktivierung war erfolglos. Es wird vermutet, dass für diese zweifachsubstituierten Sulfonamide die vorhandenen Reaktionsbedingungen optimiert werden müssen.
Abschließend wurden verschiedene, enantiomerenreine Olefine ausgehend von Levoglucosenon dargestellt. Hierfür wurde Levoglucosenon zunächst mit einem Allyl- und 3-Butenylgrignard Reagenz umgesetzt. Die entsprechenden Produkte wurden in moderaten Ausbeuten erhalten. Eine weitere Methode begann mit der Reduktion von Levoglucosenon zum Levoglucosenol. Dieser Alkohol wurde mit Allylbromid erfolgreich verethert. Neben der Untersuchungen zur Ethersynthese, erfolgte die Veresterung von Levoglucosenol mit verschiedenen Sulfonylchloriden zu den entsprechenden Sulfonsäureestern. Diese Olefine wurden in einer Dominometathesereaktion untersucht. Ausgehend vom Allyllevoglucosenylether erfolgte die Darstellung eines Dihydrofurans.
Trotz der hohen innovationspolitischen Bedeutung der außeruniversitären Forschungseinrichtungen (AUF) sind sie bisher selten Gegenstand empirischer Untersuchungen. Keine der bisher vorliegenden Arbeiten legt ihren Fokus auf die Zusammenarbeit von Wissenschaftler:innen in Forschungsteams, obwohl wissenschaftliche Zusammenarbeit ein weitgehend unerforschtes Gebiet ist. Dies verwundert insofern, da gerade innovative und komplexe Aufgaben, wie sie im Bereich der Forschung bestehen, das kreative Potenzial Einzelner sowie eine gut funktionierende Kooperation der einzelnen Individuen benötigen. Die Zusammenarbeit von Wissenschaftler:innen in den AUF findet in einem kompetitiven Umfeld statt. Einerseits stehen die AUF auf Organisationsebene im Wettbewerb zueinander und konkurrieren um Forschungsgelder und wissenschaftliches Personal. Andererseits ist die kompetitive Einwerbung von Drittmitteln für Wissenschaftler:innen essentiell, um Leistungen, gemessen an hochrangigen Publikationen und Drittmittelquoten, für die eigene Karriere zu erbringen. Ein zunehmender Anteil an Drittmittelfinanzierung in den Einrichtungen hat zudem Auswirkungen auf die Personalpolitik und die Anzahl befristeter Arbeitsverhältnisse. Gleichzeitig wird Forschungsförderung häufig an Kollaborationen von Wissenschaftler:innen geknüpft und bei Publikationen und Forschungsergebnissen zeigen Studien, dass diese überwiegend das Resultat von mehreren Personen sind. Dieses Spannungsfeld zwischen Zusammenarbeit und Wettbewerb wird verstärkt durch die fehlenden Möglichkeiten für den wissenschaftlichen Nachwuchs in der Wissenschaft zu bleiben. Auch wenn die Bundesregierung auf diese Herausforderungen reagiert, muss der Einzelne seinen Weg zwischen Zusammenarbeit und Konkurrenz finden.
Zielsetzung dieser Arbeit ist es, nachfolgende Forschungsfragen zu beantworten:
1. Wie können naturwissenschaftliche Forschungsteams in AUF charakterisiert werden?
2. Wie agiert die einzelne Forscherin/ der einzelne Forscher im Spannungsfeld zwischen Kooperation und Wettbewerb?
3. Welche Potentiale und Hemmnisse lassen sich auf Individual-, Team- und Umweltebene für eine erfolgreiche Arbeit von Forschungsteams in AUF ausmachen?
Um die Forschungsfragen beantworten zu können, wurde eine empirische Untersuchung im Mixed Method Design, bestehend aus einer deutschlandweiten Onlinebefragung von 574 Naturwissenschaftler:innen in AUF und qualitativen Interviews mit 122 Teammitgliedern aus 20 naturwissenschaftlichen Forschungsteams in AUF, durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Teams eher als Arbeitsgruppen bezeichnet werden können, da v.a. in der Grundlagenforschung kein gemeinsames Ziel als vielmehr ein gemeinsamer inhaltlicher Rahmen vorliegt, in dem die Forschenden ihre individuellen Ziele verfolgen. Die Arbeit im Team wird überwiegend als positiv und kooperativ beschrieben und ist v.a. durch gegenseitige Unterstützung bei Problemen und weniger durch einen thematisch wissenschaftlichen Erkenntnisprozess geprägt. Dieser findet vielmehr in Form kleiner Untergruppen innerhalb der Arbeitsgruppe und vor allem in enger Abstimmung mit der Teamleitung (TL) statt. Als wettbewerbsverschärfend werden vor allem organisationale Rahmenbedingungen, wie Befristungen und der Flaschenhals, thematisiert.
Die TL nimmt die zentrale Rolle im Team ein, trägt die wissenschaftliche, finanzielle und personelle Verantwortung und muss den Forderungen der Organisation gerecht werden. Promovierende konzentrieren sich fast ausschließlich auf ihre Qualifizierungsarbeit. Bei Postdocs ist ein Spannungsfeld zu erkennen, da sie eigene Projekte und Ziele verfolgen, die neben den Anforderungen der TL bestehen. Die Gatekeeperfunktion der TL wird gestärkt durch ihre Rolle bei der Weitergabe von karriererelevanten Informationen im Team, z.B. bei anstehenden Konferenzen. Sie hat die wichtigen Kontakte, sorgt für die Vernetzung des Teams und ist für die Netzwerkpflege zuständig. Der wissenschaftliche Nachwuchs verlässt sich bei seinen Aufgaben und den karriererelevanten Faktoren sehr auf ihre Unterstützung. Nicht-wissenschaftliche Mitarbeitende gilt es stärker zu berücksichtigen, dies sowohl in ihrer Funktion in den Teams als auch in der Gesamtorganisation. Sie sind die zentralen Ansprechpersonen des wissenschaftlichen Personals und sorgen für eine Kontinuität bei der Wissensspeicherung und -weitergabe. Für die Organisationen gilt es, unterstützende Rahmen-, Arbeits- und Aufgabenbedingungen für die TL zu schaffen und den wissenschaftlichen Nachwuchs bei einer frühzeitigen Verantwortung für wissenschaftliche und karriererelevante Aufgaben zu unterstützen. Dafür bedarf es verbesserter Personalentwicklungskonzepte und -angebote. Darüber hinaus gilt es, Kooperationsmöglichkeiten innerhalb der Einrichtung und zwischen den Gruppen zu schaffen, z.B. durch offene Räume und Netzwerkmöglichkeiten, und innovative Arbeitsumgebungen zu fördern, um neue Formen einer innovationsfreundlichen Wissenschaftskultur zu etablieren.
Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der Planung und Durchführung des Lernprozesses von Schauspielern, wobei das Hauptaugenmerk auf dem Einsatz von Lernstrategien liegt. Es geht darum, welcher Strategien sich professionell Lernende bedienen, um die für die Berufsausübung erforderliche Textsicherheit zu erlangen, nicht um die Optimierung des Lernerfolges.
Die Literaturrecherche machte deutlich, dass aktuelle Studien zum Lernen von Erwachsenen vor allem im berufsspezifischen Kontext angesiedelt sind und sich auf den Erwerb von Kompetenzen, Problemlösestrategien und gesellschaftliche Teilhabe beziehen. Dem Lernen von Schauspielern liegt aber keine Absicht einer Verhaltensänderung oder eines konkreten Wissenszuwachses zugrunde.
Für Schauspieler ist der Auftritt Bestandteil ihrer Berufskultur. Angesichts der Tatsache, dass präzisem Faktenwissen als Grundlage für kompetentes, überzeugendes Präsentieren entscheidende Bedeutung zukommt, sind die Ergebnisse der Studie auch für Berufsgruppen relevant, die öffentlich auftreten müssen, wie z. B. für Priester, Juristen und Lehrende. Das gilt ebenso für Schüler und Studenten, die Referate halten und/oder Arbeiten präsentieren müssen.
Für die empirische Untersuchung werden zwölf renommierte Schauspieler mittels problemzentriertem Interview befragt, anschließend wird eine qualitative Inhaltsanalyse durchgeführt.
In der Auswertung der Daten kann ein deutlicher Zusammenhang zwischen Körper und Sprechpraxis nachgewiesen werden. Ebenso ergibt die Analyse, wie wichtig Bewegung für den Lernprozess ist. Es können Ergebnisse in Bezug auf kognitive, metakognitive und ressourcenorientierte Strategien generiert werden, wobei der Lernumgebung und dem Lernen mit Kollegen entscheidende Bedeutung zukommt.
Zum Einfluss von Adaptivität auf die Wahrnehmung von Komplexität in der Mensch-Technik-Interaktion
(2021)
Wir leben in einer Gesellschaft, die von einem stetigen Wunsch nach Innovation und Fortschritt geprägt ist. Folgen dieses Wunsches sind die immer weiter fortschreitende Digitalisierung und informatische Vernetzung aller Lebensbereiche, die so zu immer komplexeren sozio-technischen Systemen führen. Ziele dieser Systeme sind u. a. die Unterstützung von Menschen, die Verbesserung ihrer Lebenssituation oder Lebensqualität oder die Erweiterung menschlicher Möglichkeiten. Doch haben neue komplexe technische Systeme nicht nur positive soziale und gesellschaftliche Effekte. Oft gibt es unerwünschte Nebeneffekte, die erst im Gebrauch sichtbar werden, und sowohl Konstrukteur*innen als auch Nutzer*innen komplexer vernetzter Technologien fühlen sich oft orientierungslos. Die Folgen können von sinkender Akzeptanz bis hin zum kompletten Verlust des Vertrauens in vernetze Softwaresysteme reichen. Da komplexe Anwendungen, und damit auch immer komplexere Mensch-Technik-Interaktionen, immer mehr an Relevanz gewinnen, ist es umso wichtiger, wieder Orientierung zu finden. Dazu müssen wir zuerst diejenigen Elemente identifizieren, die in der Interaktion mit vernetzten sozio-technischen Systemen zu Komplexität beitragen und somit Orientierungsbedarf hervorrufen.
Mit dieser Arbeit soll ein Beitrag geleistet werden, um ein strukturiertes Reflektieren über die Komplexität vernetzter sozio-technischer Systeme im gesamten Konstruktionsprozess zu ermöglichen. Dazu wird zuerst eine Definition von Komplexität und komplexen Systemen erarbeitet, die über das informatische Verständnis von Komplexität (also der Kompliziertheit von Problemen, Algorithmen oder Daten) hinausgeht. Im Vordergrund soll vielmehr die sozio-technische Interaktion mit und in komplexen vernetzten Systemen stehen. Basierend auf dieser Definition wird dann ein Analysewerkzeug entwickelt, welches es ermöglicht, die Komplexität in der Interaktion mit sozio-technischen Systemen sichtbar und beschreibbar zu machen.
Ein Bereich, in dem vernetzte sozio-technische Systeme zunehmenden Einzug finden, ist jener digitaler Bildungstechnologien. Besonders adaptiven Bildungstechnologien wurde in den letzten Jahrzehnten ein großes Potential zugeschrieben. Zwei adaptive Lehr- bzw. Trainingssysteme sollen deshalb exemplarisch mit dem in dieser Arbeit entwickelten Analysewerkzeug untersucht werden. Hierbei wird ein besonderes Augenmerkt auf den Einfluss von Adaptivität auf die Komplexität von Mensch-Technik-Interaktionssituationen gelegt. In empirischen Untersuchungen werden die Erfahrungen von Konstrukteur*innen und Nutzer*innen jener adaptiver Systeme untersucht, um so die entscheidenden Kriterien für Komplexität ermitteln zu können. Auf diese Weise können zum einen wiederkehrende Orientierungsfragen bei der Entwicklung adaptiver Bildungstechnologien aufgedeckt werden. Zum anderen werden als komplex wahrgenommene Interaktionssituationen identifiziert. An diesen Situationen kann gezeigt werden, wo aufgrund der Komplexität des Systems die etablierten Alltagsroutinen von Nutzenden nicht mehr ausreichen, um die Folgen der Interaktion mit dem System vollständig erfassen zu können. Dieses Wissen kann sowohl Konstrukteur*innen als auch Nutzer*innen helfen, in Zukunft besser mit der inhärenten Komplexität moderner Bildungstechnologien umzugehen.
The present work deals with the variation in the linearisation of German infinitival complements from a diachronic perspective. Based on the observation that in present-day German the position of infinitival complements is restricted by properties of the matrix verb (Haider, 2010, Wurmbrand, 2001), whereas this appears much more liberal in older stages of German (Demske, 2008, Maché and Abraham, 2011, Demske, 2015), this dissertation investigates the emergence of those restrictions and the factors that have led to a reduced, yet still existing variability. The study contrasts infinitival complements of two types of matrix verbs, namely raising and control verbs. In present-day German, these show different syntactic behaviour and opposite preferences as far as the position of the infinitive is concerned: while infinitival complements of raising verbs build a single clausal domain with the with the matrix verb and occur obligatorily intraposed, infinitive complements of control verbs can form clausal constituents and occur predominantly extraposed. This correlation is not attested in older stages of German, at least not until Early New High German.
Drawing on diachronic corpus data, the present work provides a description of the changes in the linearisation of infinitival complements from Early New High German to present-day German which aims at finding out when the correlation between infinitive type and word order emerged and further examines their possible causes. The study shows that word order change in German infinitival complements is not a case of syntactic change in the narrow sense, but that the diachronic variation results from the interaction of different language-internal and language-external factors and that it reflects, on the one hand, the influence of language modality on the emerging standard language and, on the other hand, a process of specialisation.
Das Schulfach Geographie war in der DDR eines der Fächer, das sehr stark mit politischen Themen im Sinne des Marxismus-Leninismus bestückt war. Ein anderer Aspekt sind die sozialistischen Erziehungsziele, die in der Schulbildung der DDR hoch im Kurs standen. Im Fokus stand diesbezüglich die Erziehung der Kinder zu sozialistischen Persönlichkeiten. Die Arbeit versucht einen klaren Blick auf diesen Umstand zu werfen, um zu erfahren, was da von den Lehrkräften gefordert wurde und wie es in der Schule umzusetzen war.
Durch den Fall der Mauer war natürlich auch eine Umstrukturierung des Bildungssystems im Osten unausweichlich. Hier will die Arbeit Einblicke geben, wie die Geographielehrkräfte diese Transformation mitgetragen und umgesetzt haben. Welche Wesenszüge aus der Sozialisierung in der DDR haben sich bei der Gestaltung des Unterrichtes und dessen Ausrichtung auf die neuen Erziehungsziele erhalten?
Hierzu wurden Geographielehrkräfte befragt, die sowohl in der DDR als auch im geeinten Deutschland unterrichtet haben. Die Fragen bezogen sich in erster Linie auf die Art und Weise des Unterrichtens vor, während und nach der Wende und der daraus entstandenen Systemtransformation.
Die Befragungen kommen zu dem Ergebnis, dass sich der Geographieunterricht in der DDR thematisch von dem in der BRD nicht sonderlich unterschied. Von daher bedurfte es keiner umfangreichen inhaltlichen Veränderung des Geographieunterrichts. Schon zu DDR-Zeiten wurden durch die Lehrkräfte offenbar eigenmächtig ideologiefreie physisch-geographische Themen oft ausgedehnt, um die Ideologie des Faches zu reduzieren. So fiel den meisten eine Anpassung ihres Unterrichts an das westdeutsche System relativ leicht. Die humanistisch geprägte Werteerziehung des DDR-Bildungssystems wurde unter Ausklammerung des sozialistischen Aspektes ebenso fortgeführt, da es auch hier viele Parallelen zum westdeutschen System gegeben hat. Deutlich wird eine Charakterisierung des Faches als Naturwissenschaft von Seiten der ostdeutschen Lehrkräfte, obwohl das Fach an den Schulen den Gesellschaftswissenschaften zugeordnet wird und auch in der DDR eine starke wirtschaftsgeographische Ausrichtung hatte.
Von der Verantwortung sozialistische Persönlichkeiten zu erziehen, wurden die Lehrkräfte mit dem Ende der DDR entbunden und die in dieser Arbeit aufgeführten Interviewauszüge lassen keinen Zweifel daran, dass es dem Großteil der Befragten darum nicht leidtat, sie sich aber bis heute an der Werteorientierung aus DDR-Zeiten orientieren.
Was ist HipHop?
(2021)
Es handelt sich bei der vorliegenden Dissertation um eine investigative Forschungsarbeit, die sich mit dem dynamisch wandelnden HipHop-Phänomen befasst. Der Autor erläutert hierbei die anhaltende Attraktivität des kulturellen Phänomens HipHop und versucht die Tatsache der stetigen Reproduzierbarkeit des HipHops genauer zu erklären. Daher beginnt er mit einer historischen Diskursanalyse der HipHop-Kultur. Er analysiert hierfür die Formen, die Protagonisten und die Diskurse des HipHops, um diesen besser verstehen zu können. Durch die Herausarbeitung der genuinen Eigenschaft der Mehrfachkodierbarkeit des HipHops werden gängige Erklärungsmuster aus Wissenschaft und Medien relativiert und kritisiert. Der Autor kombiniert in seiner Studie kultur- und erziehungswissenschaftliche Literatur mit diversen aktuellen und historischen Darstellungen und Bildern. Es werden vor allem bildbasierte Selbstinszenierungen von HipHoppern und Selbstzeugnisse aus narrativen Interviews, die er selbst mit verschiedenen HipHoppern in Deutschland geführt hat, ausgewertet. Neben den narrativen Interviews dient vor allem die Bildinterpretation nach Bohnsack als Quelle zur Bildung der These der Mehrfachkodierbarkeit. Hierbei werden zwei Bilder der HipHopper Lady Bitch Ray und Kollegah nach Bohnsack (2014) interpretiert und gezeigt wie HipHop neben der lyrischen und der klanglichen Komponente auch visuell inszeniert und produziert wird. Hieraus wird geschlussfolgert, dass es im HipHop möglich ist konträre Sichtweisen bei gleichzeitiger Anwendung von typischen Kulturpraktiken wie zum Beispiel dem Boasting darzustellen und zu vermitteln. Die stetige Offenheit des HipHops wird durch Praktiken wie dem Sampling oder dem Battle deutlich und der Autor erklärt, dass durch diese Techniken die generative Eigenschaft der Mehrfachkodierbarkeit hergestellt wird. Damit vertritt er eine Art Baukasten-Theorie, die besagt, dass sich prinzipiell jeder aus dem Baukasten HipHop, je nach Vorliebe, Interesse und Affinität, bedienen kann. Durch die Vielfalt an Meinungen zu HipHop, die der Autor durch die Kodierung der geführten narrativen Interviews erhält, wird diese These verdeutlicht und es wird klar, dass es sich bei HipHop um mehr als nur eine Mode handelt. HipHop besitzt die prinzipielle Möglichkeit durch die Offenheit, die er in sich trägt, sich stetig neu zu wandeln und damit an Beliebtheit und Popularität zuzunehmen. Die vorliegende Arbeit erweitert damit die immer größer werdende Forschung in den HipHop-Studies und setzt wichtige Akzente um weiter zu forschen und HipHop besser verständlich zu machen.
Virtualizing physical space
(2021)
The true cost for virtual reality is not the hardware, but the physical space it requires, as a one-to-one mapping of physical space to virtual space allows for the most immersive way of navigating in virtual reality. Such “real-walking” requires physical space to be of the same size and the same shape of the virtual world represented. This generally prevents real-walking applications from running on any space that they were not designed for.
To reduce virtual reality’s demand for physical space, creators of such applications let users navigate virtual space by means of a treadmill, altered mappings of physical to virtual space, hand-held controllers, or gesture-based techniques. While all of these solutions succeed at reducing virtual reality’s demand for physical space, none of them reach the same level of immersion that real-walking provides.
Our approach is to virtualize physical space: instead of accessing physical space directly, we allow applications to express their need for space in an abstract way, which our software systems then map to the physical space available. We allow real-walking applications to run in spaces of different size, different shape, and in spaces containing different physical objects. We also allow users immersed in different virtual environments to share the same space.
Our systems achieve this by using a tracking volume-independent representation of real-walking experiences — a graph structure that expresses the spatial and logical relationships between virtual locations, virtual elements contained within those locations, and user interactions with those elements. When run in a specific physical space, this graph representation is used to define a custom mapping of the elements of the virtual reality application and the physical space by parsing the graph using a constraint solver. To re-use space, our system splits virtual scenes and overlap virtual geometry. The system derives this split by means of hierarchically clustering of our virtual objects as nodes of our bi-partite directed graph that represents the logical ordering of events of the experience. We let applications express their demands for physical space and use pre-emptive scheduling between applications to have them share space. We present several application examples enabled by our system. They all enable real-walking, despite being mapped to physical spaces of different size and shape, containing different physical objects or other users.
We see substantial real-world impact in our systems. Today’s commercial virtual reality applications are generally designing to be navigated using less immersive solutions, as this allows them to be operated on any tracking volume. While this is a commercial necessity for the developers, it misses out on the higher immersion offered by real-walking. We let developers overcome this hurdle by allowing experiences to bring real-walking to any tracking volume, thus potentially bringing real-walking to consumers.
Die eigentlichen Kosten für Virtual Reality Anwendungen entstehen nicht primär durch die erforderliche Hardware, sondern durch die Nutzung von physischem Raum, da die eins-zu-eins Abbildung von physischem auf virtuellem Raum die immersivste Art von Navigation ermöglicht. Dieses als „Real-Walking“ bezeichnete Erlebnis erfordert hinsichtlich Größe und Form eine Entsprechung von physischem Raum und virtueller Welt. Resultierend daraus können Real-Walking-Anwendungen nicht an Orten angewandt werden, für die sie nicht entwickelt wurden.
Um den Bedarf an physischem Raum zu reduzieren, lassen Entwickler von Virtual Reality-Anwendungen ihre Nutzer auf verschiedene Arten navigieren, etwa mit Hilfe eines Laufbandes, verfälschten Abbildungen von physischem zu virtuellem Raum, Handheld-Controllern oder gestenbasierten Techniken. All diese Lösungen reduzieren zwar den Bedarf an physischem Raum, erreichen jedoch nicht denselben Grad an Immersion, den Real-Walking bietet.
Unser Ansatz zielt darauf, physischen Raum zu virtualisieren: Anstatt auf den physischen Raum direkt zuzugreifen, lassen wir Anwendungen ihren Raumbedarf auf abstrakte Weise formulieren, den unsere Softwaresysteme anschließend auf den verfügbaren physischen Raum abbilden. Dadurch ermöglichen wir Real-Walking-Anwendungen Räume mit unterschiedlichen Größen und Formen und Räume, die unterschiedliche physische Objekte enthalten, zu nutzen. Wir ermöglichen auch die zeitgleiche Nutzung desselben Raums durch mehrere Nutzer verschiedener Real-Walking-Anwendungen.
Unsere Systeme erreichen dieses Resultat durch eine Repräsentation von Real-Walking-Erfahrungen, die unabhängig sind vom gegebenen Trackingvolumen – eine Graphenstruktur, die die räumlichen und logischen Beziehungen zwischen virtuellen Orten, den virtuellen Elementen innerhalb dieser Orte, und Benutzerinteraktionen mit diesen Elementen, ausdrückt. Bei der Instanziierung der Anwendung in einem bestimmten physischen Raum wird diese Graphenstruktur und ein Constraint Solver verwendet, um eine individuelle Abbildung der virtuellen Elemente auf den physischen Raum zu erreichen. Zur mehrmaligen Verwendung des Raumes teilt unser System virtuelle Szenen und überlagert virtuelle Geometrie. Das System leitet diese Aufteilung anhand eines hierarchischen Clusterings unserer virtuellen Objekte ab, die als Knoten unseres bi-partiten, gerichteten Graphen die logische Reihenfolge aller Ereignisse repräsentieren. Wir verwenden präemptives Scheduling zwischen den Anwendungen für die zeitgleiche Nutzung von physischem Raum. Wir stellen mehrere Anwendungsbeispiele vor, die Real-Walking ermöglichen – in physischen Räumen mit unterschiedlicher Größe und Form, die verschiedene physische Objekte oder weitere Nutzer enthalten.
Wir sehen in unseren Systemen substantielles Potential. Heutige Virtual Reality-Anwendungen sind bisher zwar so konzipiert, dass sie auf einem beliebigen Trackingvolumen betrieben werden können, aber aus kommerzieller Notwendigkeit kein Real-Walking beinhalten. Damit entgeht Entwicklern die Gelegenheit eine höhere Immersion herzustellen. Indem wir es ermöglichen, Real-Walking auf jedes Trackingvolumen zu bringen, geben wir Entwicklern die Möglichkeit Real-Walking zu ihren Nutzern zu bringen.
Rheology describes the flow of matter under the influence of stress, and - related to solids- it investigates how solids subjected to stresses deform. As the deformation of the Earth’s outer layers, the lithosphere and the crust, is a major focus of rheological studies, rheology in the geosciences describes how strain evolves in rocks of variable composition and temperature under tectonic stresses. It is here where deformation processes shape the form of ocean basins and mountain belts that ultimately result from the complex interplay between lithospheric plate motion and the susceptibility of rocks to the influence of plate-tectonic forces. A rigorous study of the strength of the lithosphere and deformation phenomena thus requires in-depth studies of the rheological characteristics of the involved materials and the temporal framework of deformation processes.
This dissertation aims at analyzing the influence of the physical configuration of the lithosphere on the present-day thermal field and the overall rheological characteristics of the lithosphere to better understand variable expressions in the formation of passive continental margins and the behavior of strike-slip fault zones. The main methodological approach chosen is to estimate the present-day thermal field and the strength of the lithosphere by 3-D numerical modeling. The distribution of rock properties is provided by 3-D structural models, which are used as the basis for the thermal and rheological modeling. The structural models are based on geophysical and geological data integration, additionally constrained by 3-D density modeling. More specifically, to decipher the thermal and rheological characteristics of the lithosphere in both oceanic and continental domains, sedimentary basins in the Sea of Marmara (continental transform setting), the SW African passive margin (old oceanic crust), and the Norwegian passive margin (young oceanic crust) were selected for this study.
The Sea of Marmara, in northwestern Turkey, is located where the dextral North Anatolian Fault zone (NAFZ) accommodates the westward escape of the Anatolian Plate toward the Aegean. Geophysical observations indicate that the crust is heterogeneous beneath the Marmara basin, but a detailed characterization of the lateral crustal heterogeneities is presented for the first time in this study. Here, I use different gravity datasets and the general non-uniqueness in potential field modeling, to propose three possible end-member scenarios of crustal configuration. The models suggest that pronounced gravitational anomalies in the basin originate from significant density heterogeneities within the crust. The rheological modeling reveals that associated variations in lithospheric strength control the mechanical segmentation of the NAFZ. Importantly, a strong crust that is mechanically coupled to the upper mantle spatially correlates with aseismic patches where the fault bends and changes its strike in response to the presence of high-density lower crustal bodies. Between the bends, mechanically weaker crustal domains that are decoupled from the mantle are characterized by creep.
For the passive margins of SW Africa and Norway, two previously published 3-D conductive and lithospheric-scale thermal models were analyzed. These 3-D models differentiate various sedimentary, crustal, and mantle units and integrate different geophysical data, such as seismic observations and the gravity field. Here, the rheological modeling suggests that the present-day lithospheric strength across the oceanic domain is ultimately affected by the age and past thermal and tectonic processes as well as the depth of the thermal lithosphere-asthenosphere boundary, while the configuration of the crystalline crust dominantly controls the rheological behavior of the lithosphere beneath the continental domains of both passive margins.
The thermal and rheological models show that the variations of lithospheric strength are fundamentally influenced by the temperature distribution within the lithosphere. Moreover, as the composition of the lithosphere significantly influences the present-day thermal field, it therefore also affects the rheological characteristics of the lithosphere. Overall my studies add to our understanding of regional tectonic deformation processes and the long-term behavior of sedimentary basins; they confirm other analyses that have pointed out that crustal heterogeneities in the continents result in diverse lithospheric thermal characteristics, which in turn results in higher complexity and variations of rheological behavior compared to oceanic domains with a thinner, more homogeneous crust.
Die vorliegende Dissertation behandelt drei thematische Schwerpunkte. Im Ergebnisteil steht die chemische Synthese von sogenannten (1,7)-Naphthalenophanen im Vordergrund, die zur Substanzklasse von Cyclophanen gehören. Während zahlreiche Synthesemethoden Strategien zum Aufbau von Ringsystemen (wie z. B. von Naphthalenophanen) verfolgen, die Teil einer bereits existierenden aromatischen Struktur der Ausgangsverbindung sind, nutzen nur wenige Ansätze Reaktionen, die einen Ringschluss zum gewünschten Produkt erst im Zuge der Synthese etablieren. Eine Benzanellierung, die eine besondere Aufmerksamkeit im Arbeitskreis erfahren hat, ist die Dehydro-DIELS-ALDER-Reaktion (DDA-Reaktion). Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass zwölf ausgewählte (1,7)-Naphthalenophane, die teilweise ringgespannt und makrozyklisch aufgebaut waren, mithilfe einer photochemischen Variante der DDA-Reaktion (PDDA-Reaktion) zugänglich gemacht werden können. Die Versuche, auf thermischem Wege (TDDA-Reaktion) (1,7)-Naphthalenophane herzustellen, misslangen. Die außergewöhnliche Reaktivität der Photoreaktanten konnte mithilfe quantenchemischer Berechnungen durch eine gefaltete Grundzustandsgeometrie erklärt werden. Darüber hinaus wurden Ringspannungen und strukturelle Spannungsindikatoren der relevanten Photoprodukte ermittelt und Trends in Abhängigkeit der Linkerlänge in den NMR-Spektren der Zielverbindungen ermittelt sowie diskutiert. Zudem zeigte eine Variation am Chromophor (Acyl-, Carbonsäure- und Carbonsäureester) der Photoreaktanten bei der Bestrahlung in Dichlormethan eine vergleichbare Photokinetik und -reaktivität. Der zweite Abschnitt dieser Dissertation ist dem Design und der Entwicklung zweier Photoreaktoren für UV-Anwendungen im kontinuierlichen Durchfluss gewidmet, da photochemische Transformationen bekanntermaßen in ihrer Skalierbarkeit limitiert sind. Im ersten Prototyp konnten mittels effizienter Parallelschaltung mit bis zu drei UV-Lampen (𝜆𝜆 = 254, 310 und 355 nm) Produktmaterialmengen von bis zu n = 188 mmol anhand eines ausgewählten Fallbeispiels erreicht werden. Im konstruktionstechnisch stark vereinfachten zweiten Photoreaktor wurden alle quarzhaltigen Elemente gegen günstigeres PLEXIGLAS® ersetzt. Das Resultat waren identische Raum-Zeit-Ausbeuten in Bezug auf das zuvor gewählte Synthesebeispiel. Demnach bietet die UV-Photochemie im kontinuierlichen Durchfluss Vorteile gegenüber der traditionellen Bestrahlung im Tauchreaktor. Hinsichtlich Reaktionszeit, Produktausbeuten und Lösemittelverbrauch ist sie synthetisch weit überlegen. Im letzten Abschnitt der Arbeit wurden diese Erkenntnisse genutzt, um biomedizinisch und pharmakologisch vielversprechende 1-Arylnaphthalen-Lignane mittels einer intramolekularen PDDA-Reaktion (IMPDDA-Reaktion) als Schlüsselschritt herzustellen. Hierzu wurden drei Konzepte erarbeitet und in der Totalsynthese von drei ausgewählten Zielstrukturen auf Basis des 1-Arylnaphthalengrundgerüsts realisiert.