Literatur

Start meiner Recherche ist Einerseits das Buch Grundlagen der Bildverarbeitung von Tönnies, welches ich im Studium kennenlernte und anderseits – nicht lachen – Wikipida, hier sowohl der Deutsche als auch Englische Teil zu Bildkompression und verwandte Artikel.
Aus dem so gewonnen Überblick bildete sich folgende Auswahl an – hoffentlich relevanten – Büchern und Artikeln:

Tönnies, K.: Grundlagen der Bildverarbeitung, Pearson Studium, 2005, München

Bäni, W.: Wavelets – Eine Einführung für Ingenieure, Oldenburg Verlag, 2002

A. K. Louis, P. Maaß, A. Rieder. Wavelets . Teubner, 1998.

M. F. Barnsley, L. P. Hurd. Fractal Image Compression. AK Peters, 1993

R. C. Gonzalez, R. E. Woods. Digital Image Processing. Prentice-Hall, 2. Auflage, 2002

D. S. Taubman, M. W. Marcellin. JPEG 2000: Image Compression Fundamentals, Stan-
dards and Practice. Kluwer Academic 2001

T. Strutz: Bilddatenkompression. Grundlagen, Codierung, Wavelets, JPEG, MPEG, H.264 4. Auflage 2009

The JPEG 2000 still image coding system: an overview Artikel in: IEEE Transactions on Consumer Electronics, November 2000 http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?reload=true&arnumber=920468

Offizielle JPG-Seite: https://jpeg.org

Darüber hinaus wünschenswert sind allgemein gehaltene Artikel oder Paper zum Thema Bildkompression, da die Recherche nur auf Bücher gestützt, verhältnismäßig lange dauert und intensiv wird.
Google Scholar spuckt vieles zu diesem Thema aus, leider dauert dementsprechend lange auch die Sichtung.

5 Publikationen zu Swarm Intelligence

    1. Swarm Intelligence: Introduction and Applications
      • Buch
      • Blum, Christian. and Merkle, D.
      • 2008
      • Springer Berlin Heidelberg
      • Ist ein Buch, welches über bekannten Verlag verlegt wird: vermutlich hohe Qualität.
    2.  Fundamentals of Computational Swarm Intelligence
      • Buch
      • Andries Petrus Engelbrecht
      • 2006
      • John Wiley & Sons
      • Wurde über 1500 mal zitiert. Als Buch vermutlich gute Qualität. Der Author hat viele Publikationen in gleichem oder ähnlichem Themengebiet, darunter viele aktuelle (2015 und 2016).
    3. Particle Swarm Optimazition: Developments, Applications and Resources
      • Konferenz Publikation
      • Russel.C. Eberhart, Yuhui Shi2001
      • IEEE
      • Über 4000 mal zitiert. Ist eher alt, aber daher vermutlich gut / fundamental. Yuhui wurde sehr konstant jährlich zitiert und seit 2011 22001 mal! Author hat viele ähnliche Publikationen, darunter auch Bücher.
    4. Swarm Intelligence
      • Buch
      • James Kennedy, James F Kennedy, Russell C Eberhart, Yuhui Shi (selbe Authoren wie oben unter anderem)
      • 2001
      • Morgan Kaufmann
      • Über 7000 mal zitiert. Recht alt, aber scheinbar immer noch aktuell. Selbe Autoren wie oben.
    5. Swarm Intelligence: From Nature to Artificial Systems
      • Buch
      • Eric Bonabeau, Marco Dorigo, Gui Theraulaz
      • 1999
      • Oxford University Press
      • Ebenfalls recht alt, aber sehr häufig zitiert.  Scheinbar ebenfalls ein “Klassiker”. Als Buch vermutlich hohe Qualität.

 

Allgemein scheinen die meisten Publikationen recht alt zu sein, daher vermutlich bereits ein gut erforschtes Gebiet. Aktuelle Publikationen sind sehr spezifisch auf bestimmte Probleme zugeschnitten.

 

Science and Fiction

As many Star Trek fan will know, even for Zefram Cochrane, inventing the warp drive engine for interstellar travels wasn’t easy.

As one might not know, Harold White, head of NASAs advanced propulsion program, already faces this problem today. He set up a tabletop experiment to create tiny distortions in space time. Once successful, this could lead to a warp drive like function, however it would, instead of speeding up the craft, create a shortcut within space time. This would allow faster than light travel between stars, shrinking travel time to a few weeks instead of thousands of years.

Science Fiction Fans are in awe of such news, other scientist opinion matter as little as the relatively small budged spend by NASA for such research programs.

But still not only Science Fiction Fans, but also numerous scientist, engineers and others live towards their dream of interstellar travel. They’ve founded several organizations, aiming towards the stars, hoping to launch unmanned interstellar missions at the end of century, in the search for earth like planets near our solar system.

The problems towards achieving all of this are immense. One is time, it took NASA’s Voyager 1 25 years to enter interstellar space, for example, but it will take another 70,000 till it reaches any of the nearby stars that might be orbited by earth like planets.
Interstellar dust is another problem to overcome. Although the dust grains are tiny and only few, hitting them at millions of miles per hour would harm an unshielded spacecraft heavily. Shielding on the other hand makes the craft heaver, thus more fuel is needed.
Extra fuel is also needed for slowing down the craft once it reaches it goal, primer to investigate, or even land on planets, instead of only passing by.

Solutions to this sheer endless list of problems are few and often fictitious.
A scientific reasonable study, coordinated by Icarus Interstellar, focuses on fusion power to achieve speeds thousands of times faster than Voygar 1. Because fusion power doesn’t even work on earth yet, making it usable within a spacecraft will take its time.

All those difficulties may be an answer to Enrico Fermis famous paradox: If intelligent life is common in the universe, where are all the aliens? Facing the same problems as we do, they may be as unable as we are.

In the end all the fuzz about interstellar travel could save mankind from extinction. Reliant on only one planet every global catastrophe – man made or natural – could end all live on earth. Long term thinking , only looking for other habitable planets can solve this problem in total.
Within our solar system only mars, after hundred years of climate engineering, is habitable for humans.
As a conclusion the fate of our species my lie among the stars.

Artikelzusammenfassung

Der Artikel “Warp Drive Research Key to Interstellar Travel”, von Mark Alpert, aus dem Jahr 2014, handelt von den derzeitigen Behmühungen und Problemen, rund um das Thema Interstellare Reisen in der Zukunft.

Der Artikel beginnt mit einem Verweis auf einen, in der Science-Fiction recht bekannten Film aus einer noch bekannteren Reihe, “Star Trek: First Contact”, indem er die im Film gelungenen Entdeckung eines “Warp Drive”-Motors schildert. Mit diesem sind im Film seit dem Jahr 2063 die Menschen dazu fähig, unglaubliche Entfernungen im All zurückzulegen.

Anschließend gibt er an, es gebe aber auch in der realen Welt derzeit Organisationen, darunter auch die in Nordamerika stationierte NASA, die sich mit der Erforschung Interstellarer Reisen beschäftigen. So versucht zum Beispiel der NASA Wissenschaftler, Harold “Sunny” White, derzeit, einen Mechanismus zu entwickeln, der den Bau eines Raumschiffes erlaubt, welches den Weltraum in einer Art Blase um das Raumschiff herum so beeinflusst, dass die physikalischen Gestetze in diesem Raum aussetzen. Damit bezweckt er, die Geschwindigkeit zu erreichen, die solch eine Reise möglich machen könnte. Trotz vieler Kritiker, die davon sprechen, es sei unmöglich, den Weltraum in dieser Art zu beeinflussen, gibt es, auf der Welt verteilt, Wissenschaftler, Ingenieure und Amateure, welche fest an die Möglichkeit Interstellarer Reise glauben.

Der Autor führt hier einige weiter Organisationen auf, wie zum Beispiel das, “100 Year Starship Project”, die “Tau Zero Foundation”, und, “Icarus Interstellar”. Dieser Enthusiasmus ist in den letzten Jahren, dank der schnell wachsenden Anzahl and Weltähnlichen Planeten, die in der näheren Umgebung des Solarsystems entdeckt wurden, stark angestiegen. Das Problem sein hier, das Raumschiff oder die Raumkapsel dort in einer vernüftigen Zeitspanne hinzubefördern.

Derzeit ist die 1977 losgeschickte Raumkapsel, die “Voyager I”, außerhalb unseres Sonnensystems und im Interstellaren Raum, jedoch immer noch mehrere Tausend Jahrzente von einem dieser Weltähnlichen Planeten entfernt.

Viele Wissenschaftler überlegen, die Energie, welche für eine solche Reise benötigt wird, durch Nukleare Kernfusion herzustellen. Könnte man die Reaktion, ähnlich wie bei einer Wasserstoffbombe, umleiten könnte und diese Energie als Antrieb verwendete, wären Geschwindigkeiten zu erreichen, von denen man bis jetzt nur träumen kann. Bis jetzt blieben die Versuche, einen solchen Antrieb zu bauen, seit 50 Jahren jedoch vergeblich.

Ein weitere Haken ist die Einberechnung des Weltallstaubs, der zwar sehr fein ist, jedoch massiven Schaden an einer Raumkapsel verursachen wird, welche mit beinahe Lichtgeschwindigkeit durch ein durch schwebt. Um diese zu schützen, bräuchte die Kapsel starke Rüstung, welches wiederum mehr Treibstoff erfordern würde. Außerdem ist da noch der Punkt, dass das Raumschiff auch abbremsen müsste, was ebenfalls immense Mengen an Treibstoff verlangen würde.

Während also die Probleme endlos zu sein scheinen, bleibt der Traum von Interstellarer Reise in der nahen Zukunft für viele Menschen am Leben. Der Autor beendet seinen Artikel mit dem Thema Mars, der im Falle einer Weltlichen Katastrophe das näheste ist, was die Menschheit im Sonnensystem als alternative hätte. Dieser müsste jedoch hunderte Jahre klimatisch optimiert werden, um solch ein Szenario möglich zu machen.

 

Punctuation Game

1.We live in the era of Big Data, with storage and transmission capacity measured not just in terabytes, but in petabytes (where peta- denotes a quadrillion or a thousand trillion). Data collection is constant, and even insidious with every click and every „like“ stored somewhere for something. This book reminds us that data is anything but „raw“, that we shouldn’t think of data as a natural resource, but as a cultural one that needs to be generated protected and interpreted. The book’s essays describe eight episodes in the history of data – from the predigital to the digital. Together they address such issues as the ways that different kinds of data and different domains of inquiry are mutually defining, how data are variously „cooked“ in the processes of their collection and use and conflicts over what can or can’t be „reduced“ to data. Contributors discuss the intellectual history of data as a concept, describe early financial modeling and some unusual sources for astronomical data discover the prehistory of the database in newspaper clippings and index cards, and consider contemporary „dataveillance“ of our online habits as well as the complexity of scientific data curation.

 

2. During succession, ecosystem development occurs, but in the long term absence of catastrophic disturbance, a decline phase eventually follows. We studied six long term chronosequences in Australia, Sweden, Alaska, Hawaii and New Zealand; for each the decline phase was associated with a reduction in tree basal area and an increase in the substrate nitrogen-to-phosphorus ratio indicating increasing phosphorus limitation over time. These changes were often associated with reductions in litter decomposition rates, phosphorus release from litter and biomass, and activity of decomposer microbes. Our findings suggest that the maximal biomass phase reached during succession cannot be maintained in the long term absence of major disturbance, and that similar patterns of decline occur in forested ecosystems spanning the tropical temperate and boreal zones.

Hausaufgabe 4 – Punctuation Game

  • We live in the era of Big Data, with storage and transmission capacity measured not just in terabytes but in petabytes (where peta- denotes a quadrillion or a thousand trillion). Data collection is constant and even insidious, with every click and every “like” stored somewhere for something. This book reminds us that data is anything but “raw”;? that we shouldn’t think of data as a natural resource but as a cultural one that needs to be generated, protected, and interpreted. The book’s essays describe eight episodes in the history of data, from the predigital to the digital. Together they address such issues as the ways that different kinds of data and different domains of inquiry are mutually defining, how data are variously “cooked” in the processes of their collection and use, and conflicts over what can  –or can’t-? be “reduced” to data. Contributors discuss the intellectual history of data as a concept describe early financial modeling, and some unusual sources for astronomical data discover, the prehistory of the database in newspaper clippings and index cards, and consider contemporary “dataveillance” of our online habits as well as the complexity of scientific data curation.
  • During succession, ecosystem development occurs but in the longterm absence of catastrophic disturbance, a decline phase eventually follows. We studied six long term chronosequences in Australia, Sweden, Alaska, Hawaii, and New Zealand; for each the decline phase was associated with a reduction in tree basal area and an increase in the substrate nitrogen-to-phosphorus ratio, indicating increasing phosphorus limitation over time. These changes were often associated with reductions in litter decomposition rates, phosphorus release from litter and biomass, and activity of decomposer microbes. Our findings suggest that the maximal biomass phase reached during succession, cannot be maintained in the longterm absence of major disturbance and that similar patterns of decline occur in forested ecosystems spanning the tropical, temperate, and boreal zones.

Punctuation Game

3 Fälle für Kommas im Englischen:
(1) Listings
(2) extra information, not necessary for understanding
(3) after a linking wor
Fälle für Semikolon:
(4)
Fälle für Bindestrich:
(5)

(Nach Skern, Writing Scientific English S.20ff)

We live in the era of Big Data,2 with storage and transmission capacity measured not just in terabytes but in petabytes (where peta- denotes a quadrillion or a thousand trillion). Data collection is constant and even insidious,2 with every click and every “like” stored somewhere for something. This book reminds us,3 that data is anything but “raw”2, that we shouldn’t think of data as a natural resource but as a cultural one,2 that needs to be generated,1 protected1, and interpreted. The book’s essays describe eight episodes in the history of data,2 from the predigital to the digital. Together they address such issues as the ways that different kinds of data and different domains of inquiry are mutually defining how data are variously “cooked”, in the processes of their collection and use, and conflicts over what can or can’t be “reduced” to data. Contributors discuss the intellectual history of data as a concept,2 describe early financial modeling and some unusual sources for astronomical data, discover the prehistory of the database in newspaper clippings and index cards and consider contemporary “dataveillance” of our online habits,2 as well as the complexity of scientific data curation.

Die Beiden letzten Sätze hab ich nicht ganz geknackt. Zu lang und verschachtelt. Ich würde am ehesten einen Punkt empfehlen;)

During succession ecosystem development occurs(,2?) but in the long term absence of catastrophic disturbance a decline phase eventually follows. We studied six long term chronosequences in Australia,1 Sweden,1 Alaska,1 Hawaii,1 and New Zealand for each the decline phase was associated with a reduction in tree basal area and an increase in the substrate nitrogen to phosphorus ratio,2 indicating increasing phosphorus limitation over time. These changes were often associated with reductions in litter decomposition rates,1 phosphorus release from litter and biomass,1 and activity of decomposer microbes. Our findings suggest,3 that the maximal biomass phase,2 reached during succession,2 cannot be maintained in the long term absence of major disturbance and that similar patterns of decline occur in forested ecosystems,2 spanning the tropical temperate and boreal zones.

Bindestriche sowie Semikolons kann ich in beiden Texten nicht sinnvoll anwenden.

Per Warp durchs All?

Der Traum sich im Weltall unbegrenzt fortzubewegen, fremde Galaxien, außerirdisches Leben und vielleicht eine zweite Erde zu finden, all das regt schon lange Fantasie und Forscherdrang des Menschen an. Doch die Probleme rund um das interstellare Reisen sind so vielfältig, wie Science Finktion Literatur. Mark Alpert greift in seinem Artikel “Warp drive research key to interstellar travel” diese Probleme auf, beleuchtet aber gleichzeitig die mannigfaltigen Versuche des Menschen sich diesen Probleme zu nähern.

Problem Nummer eins bilden die Antriebstechniken. Zum einen ist die erzeugbare Geschwindigkeit zu gering. Selbst kleine unbemannte Raumsonden bräuchten bspw. über 70.000 Jahre um einen der Sterne zu erreichen, der unserer Erde sehr ähnlich zu sein scheint.
Zum anderen ist die Kapazität für Treibstoff begrenzt.

Die NASA investiert jährlich etwa $50.000, um die Umsetzung des, aus “Raumschiff Enterprise” bekannten, Warp-Antriebs zu erforschen. Eine eher hypothetische Möglichkeit, die darauf basiert um das Raumfahrzeug eine Blase aus verzerrter Raumzeit entstehen und so durch die Raumzeit “springen” zu lassen. Unter der Leitung von Harold “Sonny” Smith untersucht man gerade, in wie weit winzige Verzerrungen der Raumzeit überhaupt möglich sind.
Der Traum vom Reisen durchs All vereint Wissenschaftler, Ingenieure und weltraumbegeisterte Amateure. Es gibt verschiedene Organisationen, bspw. 100 Year Starship Project, the Tau Zero Foundation und Icarus Interstellar, außerdem Konferenzen zum Austausch von Ideen und Forschung, die sich thematisch auch weit ab vom Warp-Antrieb bewegen.
Icarus Interstellar bspw. koordiniert Untersuchungen, nukleare Methoden als Antriebstechnik zu verwenden. Seit mehr als 50 Jahren wird auf diesem Gebiet experimentiert. Leider bisher ohne nennenswerte Erfolge.

Als zweites großes Problem muss der interstellare Staub einberechnet werden, obwohl die Staubkörner nur mikroskopisch klein sind. Es ist zu erwarten, dass ein auf Millionen km/h beschleunigtes Objekt immensen Schaden durch Kollisionen mit diesem Staub nehmen wird. Eine verstärkte Panzerung könnte abhelfen, erfordert durch das gesteigerte Gewicht jedoch wiederrum zusätzlichen Treibstoff. Die Mitnahme von letzterem ist und bleibt aber begrenzt.

Mit der extremen Geschwindigkeit geht ein weiteres Problem einher, der “Bremsweg”. Um nicht am eigentlichen Ziel vorbeizurauschen, muss sich die Raumsonde verlangsamen können. Im Weltall ist dies nur erreichbar, wenn der Antrieb sich umdrehen und in die entgegengesetzte Richtung feuern kann. Diese Art des Verlangsamen bedingt wiederrum, dass mehr Treibstoff verbraucht wird und somit mitgeführt werden muss.

Mark Alpert kommt in seinem Artikel zu dem Schluss, dass sich, trotz der vielen Probleme, der Traum vom interstellaren Reisen hartnäckig hält. Vielleicht auch deswegen, weil die Flucht ins All als einzige Möglichkeit betrachtet wird, uns Menschen langfristig das Überleben zu sichern. Denn solange der Mensch an die Erde gebunden ist, ist das Risiko auszusterben groß.
In unserem eigenen Sonnensystem kommt allerdings nur der Mars annährend als “neue Erde” in Frage. Um diesen jedoch für uns bewohnbar zu machen, sind noch hunderte Jahre Klimaengineering nötig.

Bis wir den Sprung ins All schaffen, sollten wir uns, auf Empfehlung von Mark Alpert, immer das Motto der Enterprise vor Augen halten: “We have “to boldly go where no man has gone before.””.

Summary: Interstellar Travel

In Star Trek a physicist called Zefram Cochrane invented the warp drive engine, a technology that enabled faster-than-light propulsion for space travelling.

Even though this is science-fiction, it may become real.

Harold “Sonny” White and his research team at NASA’s Johnson space Center in Hoston are researching on this very invention. Therefore they assembeled an experiment to create small distorions in spacetime. If this succeeds, it may lead to reasearch on a system that could create bubbles of warped spacetime around a spacecraft. These distortions would enable the spacecraft to sidestep the laws of physics, which prohibit faster-than-light travel. However, researching a very theoretical technology, NASA didn’t provide much money for this research group.

Many scientists, engineers and amateur space enthusiats, that believe in this dream, held conferences and founded organisations that seek to lay groundwork for an unmanned interstellar mission that could be launched at the end of the century. Also, astronomers have detected many Earthlike planets relatively close, of which some of them seem to provide an habitable atmosphere. These planets seem like a perfect fit for an interstellar exploration travel.

However considering the current technology, using Voyager 1 as a benchmark, it would take at least 70,000 years to reach those planets. This fact calls out for a major breakthrough in spacecraft propulsion.

A different, less hypothetical approach, than using a warp-drive engine, is fusion power. The energy in fusion power is generated by shooting atomic nuclei together. By using this resulting energy, that was also used for the hydrogen bomb, in a controlled environment, it may be used to accelerate a spacecraft a thousand times faster than Voyager 1. However that technology isn’t ready yet either and needs more research.

Other problems arise aswell.

Microsopic interstellar dust can cause high damage to the spacecraft when hit at high velocities. Therefore faster spacecraft need more protection, that increase the weight of the spacecraft, resulting in a higher need for fuel to accelerate it. And when reaching its destination a spacecraft needs to decelerate itself in order to land on the planet. So it would need an even heavier load of fuel.

The problems seem endless and the difficulty of an intersteller flight may explain the Fermi paradox, which asks the question: “if intelligent life is common in the universe, where are all the aliens?”. The answer might be, that it’s just too hard to get around in space.

Despite all these problems, the wish to explore the space is still very present, resulting in serious conferences about this topic. But with the NASA even struggling to fund all its feasible priorities, planning an interstallar mission is still just a dream.

But people like Jill Tarter, who is hunting for radio signals from extrateresstrial civilizations, argues that the future of mankind lies within interstallar exploring and travel, because we might just extinct by a nuclear war, a pandemic or an asteroid impact.

Punctuation Game – Kai

Punctuation Game – Put in the missing punctuation marks (, ; -)

  • We live in the era of Big Data, with storage and transmission capacity measured not just in terabytes but in petabytes (where peta- denotes a quadrillion or a thousand trillion).
  • Data collection is constant and even insidious with every click and every “like” stored somewhere for something.
  • This book reminds us that data is anything but “raw”, that we shouldn’t think of data as a natural resource, but as a cultural one, that needs to be generated, protected, and interpreted.
  • The book’s essays describe eight episodes in the history of data, from the predigital to the digital.
  • Together, they address such issues as the ways, that different kinds of data and different domains of inquiry are mutually defining how data are variously “cooked” in the processes of their collection and use and conflicts over what can or can’t be “reduced” to data.
  • Contributors discuss the intellectual history of data as a concept, describe early financial modeling, and some unusual sources for astronomical data discover, the prehistory of the database in newspaper clippings, and index cards and consider contemporary “dataveillance” of our online habits, as well as the complexity of scientific data curation.

 

  • During succession, ecosystem development occurs but in the long term absence of catastrophic disturbance, a decline phase eventually follows.
  • We studied six long term chronosequences in Australia, Sweden, Alaska, Hawaii, and New Zealand for each, the decline phase was associated with a reduction in tree basal area and an increase in the substrate nitrogen to phosphorus ratio indicating increasing phosphorus limitation over time.
  • These changes were often associated with reductions in litter decomposition rates, phosphorus release from litter and biomass, and activity of decomposer microbes.
  • Our findings suggest, that the maximal biomass phase reached during succession cannot be maintained in the long term absence of major disturbance and that similar patterns of decline occur in forested ecosystems, spanning the tropical temperate and boreal zones.