This book provides an introduction to Monte Carlo simulations in classical statistical physics aimed both at students beginning work in the field and at more experienced researchers who wish to learn more about Monte Carlo methods. The material covered includes methods for both equilibrium and out of equilibrium systems, and common algorithms like the Metropolis and heat-bath algorithms. Also discussed are more sophisticated methods such as continuous time Monte Carlo, cluster algorithms, multigrid methods, entropic sampling and simulated tempering.

Gestalten Sie beeindruckende virtuelle Welten mit den Techniken der 3D-Grafik am Personal Computer durch die Anwendung bewahrter Verfahren der professionellen Fotografie und des Grafik-Designs. Uber die Konstruktion virtueller 3D-Modelle hinaus lernen Sie den gekonnten Umgang mit virtueller Kamera, Licht und Materialien bis hin zu uberzeugenden Animationen komplexer Szenen mit Autodesk 3D Studio MAX 1.x, Caligari trueSpace 2.x und RayDream Designer 4.

Der Einsatz von Software-Entwicklungsumgebungen in Unternehmen ist heute eine zentrale Aufgabe des Informationsmanagements. Das vorliegende Buch bietet eine umfassende Beschreibung der Vorgehensweise bei der Auswahl und Einf}hrung integrierter CASE-Umgebungen; dar}ber hinaus werden erste Erfahrungen mit einzelnen CASE-Werkzeugen vorgestellt. Grundlagen f}r das Buch sind das Standardisierungsprojekt SEU-IS, das sich mit der Standardisierung der Softwareentwicklung f}r Fach- und F}hrungsinformationssysteme der Bundeswehr besch{ftigt, sowie die Umsetzung der Standardisierungsergebnisse in die Praxis. Die hier zusammengestellten Ergebnisse des Projekts bieten dem DV-Praktiker ebenso wie dem Forscher eine F}lle von Informationen zur Integration von Projektmanagement, Konfigurationsmanagement, Qualit{tssicherung und Softwareerstellung in der computerunterst}tzten Softwareentwicklung.

"This book is written with the reality of biology students and their apprehension about mathematics in mind. The applications of mathematical models to real biological problems are not contrived, as they are in a number of other texts. And the biology examples are taken from the current literature--a wonderful help to those who will be teaching with this book."--Jim Keener, University of Utah, author of "Principles of Applied Mathematics" and "Mathematical Physiology"

""Dynamic Models in Biology" is a new and significant contribution to the field. Very well written and clearly presented, it fulfills its goal of bringing dynamic models into the undergraduate biology curriculum. Indeed it puts biology first, and then seeks to show how biological phenomena can be explained in mathematical terms."--Martin Henry H. Stevens, Miami University

"This excellent book is a major contribution to the literature. Strong biologically and mathematically, well-organized, and engagingly written, it introduces the subject of dynamical models in biology in as coherent a way as I have seen anywhere. Few authors could approach this topic as authoritatively as do Ellner and Guckenheimer."--Simon Levin, Princeton University, author of "The Importance of Species" and "The Encyclopedia of Biodiversity"

Phase diagrams are used in materials research and engineering to understand the interrelationship between composition, microstructure and process conditions. In complex systems, computational methods such as CALPHAD are employed to model thermodynamic properties for each phase and simulate multicomponent phase behavior. Written by recognized experts in the field, this is the first introductory guide to the CALPHAD method, providing a theoretical and practical approach. Building on core thermodynamic principles, this book applies crystallography, first principles methods and experimental data to computational phase behavior modeling using the CALPHAD method. With a chapter dedicated to creating thermodynamic databases, the reader will be confident in assessing, optimizing and validating complex thermodynamic systems alongside database construction and manipulation. Several case studies put the methods into a practical context, making this suitable for use on advanced materials design and engineering courses and an invaluable reference to those using thermodynamic data in their research or simulations.

Das aktuelle Wissen der Welt im Spiegel einer Weltausstellung: Wie stellt man das dar und wie macht man es Interessierten zugAnglich - in der Ausstellung, in Publikationen, im Funk und A1/4ber das Internet? Was man alles auf einer Weltausstellung an der Schwelle zum dritten Jahrtausend sehen und erfahren kann, sprengt in FA1/4lle und Vielfalt jeden individuell faAbaren Rahmen. Schmitz-Esser zeigt in seinem Buch, wie der Besucher wahlweise in vier Sprachen die Weltausstellung erleben und die Quintessenz davon mitnehmen kann. ErmAglicht wird dies durch das Konzept des virtuellen "Wissens in der Kapsel," das so aufbereitet ist, daA es in allen gAngigen medialen Formen und fA1/4r unterschiedlichste Wege der Aneignung eingesetzt werden kann. Die LAsung ist nicht nur eine Sache der Informatik und Informationstechnologie, sondern vielmehr auch eine Herausforderung an Informationswissenschaft und Computerlinguistik. Das Buch stellt Ziel, Ansatz, Komponenten und Voraussetzungen dafA1/4r dar.

Das Lehrbuch stellt den interdisziplinaren Bereich Medizinische Bildverarbeitung erstmals zusammenfassend, systematisch und vollstandig dar.
Es ist von erfahrenen Autoren aus der Informatik, Medizin, Mathematik, Physik und Elektrotechnik verfasst, die in diesen Disziplinen forschen und lehren.
Entsprechend aktuell, inhaltlich ausgewogen und lerngerecht vermitteln sie den Wissensstoff - von den technischen Grundlagen uber Bilderzeugung und Bildwahrnehmung zu den mathematischen Modellierungen und den Algorithmen, mit denen heute medizinische Bilder verarbeitet werden.
Ein klarer Informationsvorsprung fur Studenten und Praktiker in allen Bereichen der medizinischen Bildverarbeitung
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Das Werk bietet einen Uberblick uber die aktuelle Forschung auf dem Gebiet der Robotik. Das Spektrum reicht von neuen Anwendungen von Servicerobotern bis zur Analyse von Multirobotersystemen, bei denen Aspekte der Kooperation und Simulation im Vordergrund stehen.

In Computeranimation und virtueller Realitat geht es neben optischer Darstellungsqualitat auch darum, dynamische Anderungen (Bewegung, Verformung, etc.) realistisch wiederzugeben. Das Buch liefert einen Uberblick uber die Methoden von Modellierung und Simulation dynamischer Prozesse in virtuellen, computergenerierten Welten. Das umfasst die Dynamik von Mehrkorpersystemen, kinematischen Strukturen und verformbaren Objekten bis hin zu virtuellen "Lebewesen". Dabei werden neben den technischen Grundkonzepten aktuelle Ansatze aus der Forschung dargestellt.

net. Der Lebenszyklus einer Wissensbasis erweist sieh als geeignetes Gliede rungsprinzip, anhand des sen sich die Darstellung vorhandener und neuer Arbei ten strukturieren und in einen groBeren Kontext einordnen HiBt. Damit wird dem Leser ein Methodenrepertoire filr die verschiedenen Phasen des Lebenszyklus einer Wissensbasis zur Verfilgung gestellt. Jeder Phase ist ein eigenes Kapitel gewidmet, in dem der Stand der Technik im Bereich des maschinellen Lernens dargestellt wird. AuBerdem wird gezeigt, welche unterschiedlichen Anforderun gen an maschinelle Lernsysteme fOr die verschiedenen Phasen bestehen. Urn den ohnehin weit gesteckten thematischen Rahmen nicht zu sprengen, wer den schwerpunktmaBig Ansatze vorgestellt und diskutiert, die durch eine symbo lische Reprasentation und Verarbeitung von Wissen charakterisiert sind. Lern strategien, die numerische Reprasentationsformen nutzen, insbesondere Evolu tionsstrategien Schwefel, 1981], neuron ale Netze Rosenblatt, 1958; Kosko, 1992] und Fuzzy-Systeme Zadeh, 1965; Reusch, 1994], werden hier also nieht behandelt. Das System LEDA I zum Lernen von Makrooperatoren unterstiitzt die Daten pfadsynthese innerhalb des Entwurfs integrierter Schaltungen. Dabei wird mit dem induktiv gelernten Wissen eine funktionale Hardware-Beschreibung in eine strukturelle iibersetzt. Wahrend herkommliche Arbeiten zum Lernen von Design-Wissen auf Makrooperatoren filr die schrittweise Verfeinerung der eingegebenen Beschreibung beschrankt sind, werden bei LEDA erstmals Makrooperatoren filr den machtigeren Transformationsansatz akquiriert. Ferner zeichnet sich LEDA durch eine explizite Reprasentation und Verar beitung von Optimierungszielen (Objectives) innerhalb der Performanzkom ponente aus. Die Beriicksichtigung solcher Ziele ist eine unverziehtbare For derung filr viele komplexe Design-Probleme. LEDA unterstiitzt primae die Phase der Wissensbasiserweiterung und tragt dariiber hinaus zu den Phasen Wissensbasiseinsatz und -initialisierung bei."

Der Autor beschaftigt sich in diesem Band mit Methoden zur Visualisierung von Ergebnissen numerischer Stromungssimulationen. Er beschreibt die grundlegenden Algorithmen fur eine effiziente Implementierung. Sein besonderes Augenmerk gilt dabei der kritischen Untersuchung von Qualitat und Aufwand alternativer Verfahren. Die Palette der beschriebenen Techniken reicht vom direkten Volumenrendern bis zur Stromungsvisualisierung als virtueller Realitat. In Anwendungsbeispielen aus den Bereichen Maschinenbau, Umweltsimulation und Medizin werden die Visualisierungstechniken demonstriert.

Der vorliegende Band beschaftigt sich mit neuen Aspekten der Interaktion in der technisch-wissenschaftlichen Datenvisualisierung und in Echtzeitsystemen zur Visualisierung virtueller Umgebungen. Ziel des Buches ist es, neue Interaktionstechniken fur die Visualisierung bereitzustellen und Methoden zu entwerfen, die Interaktion mit der Datensemantik ermoglichen, wobei datenflussorientierte Systemarchitekturen besonders berucksichtigt werden. Weiterhin werden Mechanismen zur Interaktionssteuerung virtueller Umgebungen entwickelt, die dem Echtzeitanspruch und der Mehrdimensionalitat solcher Systeme genugen. Besonderes Interesse wurde hierbei einer sensorunabhangigen Geratesteuerung gewidmet.

Seit einigen Jahren entwickelt sich Computersimulation zu einem unentbehrlichen Werkzeug in der Planung von Produktionssystemen, Unternehmenslogistik und Produktionsplanung und -steuerung. Systeme, die mit dieser Technik analysiert und gesteuert werden, wurden in den letzten Jahren stark verAndert. Automatisierte, komplexe Produktionssysteme, dezentrale Organisationsstrukturen, schlanke Produktion und der "kontinuierliche VerbesserungsprozeA"in der Produktion - das alles stellt auch neue Anforderungen an die Simulationstechnik und ihre Benutzer. Das Buch fA1/4hrt in die Simulationstechnik und ihre theoretischen Grundlagen ein und gibt einen Aoeberblick A1/4ber Methodik und Anwendungen. Es dient Studenten als Lehrbuch und hilft Ingenieuren und Planern in Betrieben, die sich in die Thematik einarbeiten wollen.

Dieses Buch vermittelt die gangigen Methoden der Modellbildung und Analyse verteilter Systeme, die in der Leistungsbewertung von Rechner- und Kommunikationssystemen sowie von Fertigungssystemen angewendet werden. Zunachst werden die Grundlagen der Wahrscheinlichkeitsrechnung, der stochastischen Prozesse, der Markov- und der Erneuerungsprozesse behandelt, die zum Verstandnis der analytischen Leistungsbewertungsverfahren erforderlich sind. Grundmodelle der klassischen Nachrichtenverkehrstheorie und des Operations Research werden eingehend beschrieben, wobei Modellierungs- und Anwendungsaspekte im Vordergrund stehen. Abschliessend werden moderne Analysemethoden vorgestellt, z.B. zeitdiskrete Analyseverfahren und Algorithmen sowie die Klasse der matrixanalytischen Methoden.

Dieses Buch beschreibt die aktuellen Einsatzmoglichkeiten neuronaler Netze fur technische Anwendungen. Neben einer Kurzeinfuhrung in das grundlegende Verstandnis neuronaler Netze bietet es eine Ubersicht uber Anwendungen aus unterschiedlichen Gebieten, bei denen mit neuronalen Netzen bessere Ergebnisse erzielt wurden als mit herkommlichen Verfahren. Im einzelnen wird der schrittweise Aufbau eines komplexen Systems mit Hilfe neuronaler Netze gezeigt. Fur einen tieferen Einstieg in diese erfolgversprechende Technologie und zur Unterstutzung der Entwicklungsarbeit werden ausfuhrliche Hinweise auf weiterfuhrende Literatur und auf Werkzeuge gegeben.
Das Buch wendet sich sowohl an Anwender in der Industrie als auch an praxisorientierte Forscher und Studenten."

Die Grundlagen der Regelungsteclutik gehOren weiterhin zum Grundwissen eines In genieurs und werden in seinem Berufsleben frillier oder spater von ibm verlangt. Es gibt eine Vielzahl von Lehrbiichem zu diesem Thema, die diese Grundlagen von verschiedenen Standpunkten aus darlegen. Mit diesem Buch wird versucht, die grund legenden Begriffe und Verfahren der klassischen Regelungstechnik darzustellen und durch das beigefiigte Simulationsprogramm zu veranschaulichen. Damitwird dem Leser die Maglichkeit gegeben, nicht nur die Theorie zu studieren, sondem auch zu experi mentieren. Durch die Simulationsexperimente solI dem Leser geholfen werden, die theoretischen Zusammenhiinge tiefer zu verstehen und durch visue11e Prasentation bes ser zu verarbeiten. Durch zahlreiche und verschiedenartigeAufgaben kann sich der Leser die Anwendungstrategien der betrachteten Verfahren aneignen. Urn die Inhalte des Buches zu verstehen, sind die minimalen Kenntnisse der haheren Mathematik erforderlich. Jedes Kapitel des Buches stellt eine Einfiihrung in das jeweilige Gebiet dar. Ich habe dabei versucht, die theoretischen Grundlagen durch zahlreiche Beispiele zu illustrieren . . 1m ersten Kapitel wird die Wirkungsweise einer Regelung erlautert. Die Kapitel zwei und drei behandeln die Analyse der linearen Ubertragungsglieder im Zeitbereich, im Bildbereich der Laplace-Transformation und im Frequenzbereich. Dabei wird ausfiihr lich aufwichtige Fragen wie das Aufstellen, Linearisieren und Normieren der Gleichun gen und deren Uisung eingegangen. Hier wird das Fundament fUr weitere Betrachtun gen gelegt."

Turbulente gasf|rmige Ph{nomene wie Wolken, Rauch, Dunst, Flammen etc. werden ben|tigt, um den Realit{tseindruck rechnergenerierter Bilder von Au~enszenen zu erh|hen. Solche Effekte werden sowohl im Bereich der optischen Simulation (Flug- und Fahrsimulatoren) als auch als Spezialeffektef}r rechnergenerierte Animation ben|tigt. Die Schwierigkeit dabei ist einerseits, da~ solche gasf|rmigen Objekte recht komplex sind, andererseits,da~ sie einer Dynamik in Form einer turbulenten Ver{nderung ihrer Form mit der Zeit unterliegen. In diesem Buch werden alle wichtigen existierendenVerfahren zur Generierung solcher Effekte evaluiert und mit vollkommen neuenAlgorithmen erweitert und erg{nzt. Als Basis der Modellierung dienen geeignet parametrisierte fraktale Strukturen; um dynamische turbulente Bewegung zu imitieren, werden zeitvariante Fraktale eingef}hrt. Die Visualisierung von Volumendaten wird ebenfalls detailliert erl{utert. Sowohldie Theorie als auch die Algorithmen werden mit Hilfe zahlreicher Abbildungen ausf}hrlich evaluiert und diskutiert. Das Buch wendet sich prim{r an computergraphikorientierte Berufe (Computeranimateur, Ingenieur, Software-Entwickler, Sumulationstechniker), die solche Effekte modellieren und visualisieren wollen oder sich mit der Visualisierung von Volumendaten, z.B. im Bereich der Medizin oder Ingenieurwissenschaften, besch{ftigen. Die detaillierte Behandlung des Stoffes, der systematische und anschauliche Aufbau des Buches sowie die zahlreichen Abbildungen machen es auch f}r den Studenten, Hobby-Programmierer und interessierten Laien attraktiv.

Das Buch stellt umfassend die wissenschaftlichen Grundlagen und die Technologie des Imaging dar. Dabei werden unter Imaging die Techniken der integrierten rechnergestutzten Verarbeitung, Speicherung und Kommunikation von Bilddaten verstanden. Durch seinen lehrbuchahnlichen Charakter richtet sich das Buch an Studenten hoherer Fachsemester (Informatik, Wirtschaftsinformatik, Elektrotechnik, Nachrichtentechnik u.a.), aber auch an Anwender kommerzieller Applikationen von Imaging-Technologien.
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Diskrete ereignisgesteuerte Simulation ist seit mehreren Jahrzehnten nicht nur im technischen Bereich, sondern auch weit daruber hinaus eine aner kannte und sehr wichtige Analysetechnik, mit der komplexe Ablaufe der Realitat gezielt untersucht werden konnen. Eine vielversprechende Moglich keit zur Reduzierung des typischerweise hohen Rechenaufwandes von Simu lationsexperimenten besteht in einer verteilten, asynchronen Ausfuhrung des Simulationsmodells auf einem Mehrprozessorsystem. Das zentrale Problem bei diesem Ansatz ist die notwendige Synchronisation, mit der die durch die modellierte Realitat meist nur implizit vorgegebenen kausalen Abhangigkei ten eingehalten werden. Dieses Buch gibt eine hervorragende Einfuhrung in das Gebiet verteil ter ereignisgesteuerter Simulation. Es vermittelt neben einem umfassenden Uberblick uber den Stand der Technik auch viele neue Ideen. Bemerkens wert ist insbesondere, dass neben Losungen fur das zentrale Synchronisati onsproblem auch andere Probleme betrachtet werden, die durch die Ver teilung neu hinzukommen und beim Einsatz verteilter Simulation in der Praxis eine wichtige Rolle spielen. So tritt durch die nichtdeterministische, asynchrone Ausfuhrung von Simulationsmodellen die Schwierigkeit der Re produzierbarkeit von Simulationslaufen auf, zu dem erstmalig eine Losung angegeben wird. Auch auf das Problem der Modellierung inharent globaler Daten wird ausfuhrlich eingegangen."

Leistungsf{hige Visualisierungssysteme sind Grundlage f}r ergonomisch gute Mensch-Maschine Schnittstellen. Applikationsspektrum und Einsatzbreite f}r solche Systeme werden einerseits durch die Visualisierungsm-glichkeiten und andererseits durch wirtschaftliche Aspekte bestimmt. Auf der Basis einer Abstraktion vom konkreten Bild hin zu verschiedenen Bildrepr{sentationen wird ein Strukturmodell f}r Visualisierungssysteme entwickelt. Anhand dieses Modells wird der Stand der Technik }bersichtlich dargestellt und mit den Anforderungen verglichen. Das Ergebnis zeigt sehr deutlich die Zusammenh{nge zwischen den klassischen Fachdisziplinen Graphische Datenverarbeitung, Bildverarbeitung und Videotechnik. Gerade f}r die Entwicklung zuk}nftiger multimedialer Systeme ist das Erkennen und die Synthese der verschiedenen Ans{tze aus diesen Disziplinen von hoher Bedeutung. Dem Entwickler von Visualisierungssystemen liefert dieses Buch wertvolle Hinweise beim Erkennen potentieller Systemengp{sse und konkrete L-sungswege f}r typische Problemstellungen.

This book provides students with the skills to develop their own models for application in conservation biology and wildlife management. Assuming no special mathematical expertise, the computational models used are kept simple and show how to develop models in both spreadsheet and programming language format.
Develops thought-provoking applications which emphasize the value of modeling as a learning tool
Examines basic descriptive equations, matrix representations, consumer-resources interactions, applications in simulation, scenarios, harvesting, population viability, metapopulation dynamics, disease outbreaks, vegetation stage and state dynamics, habitat suitability assessment, and model selection statistics
Includes a wide range of examples relating to birds, fish, plants and large African mammals

In der vorliegenden Arbeit wird ein Abri~ der Tradition der algorithmischen Bilderzeugung dargelegt; die Begriffe des computergraphischen Realismus, desIdealismus und des Naturalismus werden beleuchtet. Forderungen an Verfahren zur Erzeugung m|glichst naturgetreuer Computergraphiken werden erarbeitet. Ein Verfahren der sogenannten nicht-exakten perspektivischen Projektion wird entwickelt, welches die erforderliche Pr{zision computergraphischer Darstellungen dreidimensionaler Szenen auf die Beantwortung der Frage nach der Gr|~e von im Bild tolerierbaren Fehlern zur}ckf}hrt. Die nicht-exakte perspektivische Projektion erlaubt bei der Modellierungcomputergraphisch darzustellender dreidimensionsaler Szenen eine Ersetzung von dreidimensionalen Szeneteilen durch zweidimensionale ikonisch-photographische Komponenten (Kulissen). Die Arbeit beinhaltet die Beschreibung einer exemplarischen Anwendung der entwickelten Verfahren. Diese Anwendung ist die me~technische Modellierung und Rekonstruktion eines mittelalterlichen Kirchengeb{udes. Anhand dieser Anwendung wird das Kalk}l der nicht-exakten perspektivischen Projektion verifiziert. Auflistungen konkret auftretender Bildfehler erm|glichen die Absch{tzung tolerierbarer Gr|~en dieser Bildfehler. Eine illustrierende Bilddokumentation von der Visualisierung des Kirchengeb{udes erg{nzt die theoretischen Darstellungen der Arbeit.

Das Buch behandelt in ausf}hrlicher Darstellung ausgew{hlte Fallstudien der Analyse dynamischer Systeme in Medizin, Biologie und \kologie von aktueller Bedeutung. Dabei werden sowohl grundlegende und allgemeing}ltige Fragestellungen, als auch spezielle anwendungsbezogene Probleme behandelt. Die Darstellungsweise ist auf Interdisziplinarit{t hin ausgerichtet, so da sowohl die notwendigen Grundlageninformationen, das Detailwissen, als auch die aktuelle Literatur zum jeweiligen Gebiet sofort verf}gbar ist. Das Buch eignet sich zum einen als Nachschlagewerk, aber auch als Einstiegswerk in Fragestellungen aus Medizin, \kologie, Umweltqualit{t und Mathematik mit den Schwerpunkten Systemanalyse und Simulation.