Universität Stuttgart
Permanent URI for this communityhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/1
Browse
Search Results
Item Open Access Methodology to qualify batteries for safety-critical vehicle applications(2025) Conradt, Rafael; Birke, Kai Peter (Prof. Dr.-Ing.)Item Open Access Zwei Dichter und ihre Katastrophensucht - Lukas Bärfuss und Heinrich von Kleist(2025) Reiß, Birgitt; Bühler-Dietrich, Annette (Prof. Dr.)Ausgehend von der Kleistrede, die Lukas Bärfuss 2011 in Thun gehalten hat, wird literaturwissenschaftlich untersucht, welche Bezugspunkte es in seinem Werk zu demjenigen von Heinrich von Kleist gibt.Item Open Access Produktion von Beta-Glucanen mit Mikroalgen in geschlossenen Photobioreaktoren(2025) Frick, Konstantin; Tovar, Günter E. M. (Prof. Dr.)Item Open Access Digital laboratory: X-ray computed tomography towards direct numerical simulations(Stuttgart : Institute of Applied Mechanics, 2025) Uribe, David; Steeb, Holger (Prof. Dr.-Ing.)A digital porous media laboratory comprises a set of techniques to analyse and characterize samples using computer simulations and digital measurements to predict or determine material properties. This thesis has implemented the complete workflow of this technique from sample preparation until reporting the gained information pertaining said sample. A complete design of an in house built X-ray computed tomographic system is described. All components of the system are listed and the way they are electrically and mechanically coupled is explained. Software architecture to control the system and the advantages it has to maintain the system is described at a cost of system complexity. The in-house tomographic system was used to characterize engineering, geologic and biological samples.Item Open Access Untersuchung adhäsiver Fügeverfahren zur Herstellung hartmetallbestückter Verbundkreissägeblätter(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2025) Stroka, Michael; Bauernhansl, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Einsatzfähigkeit der Klebtechnik für Verbundkreissägeblätter für die Bearbeitung von Holz(werk)- und Kunststoffen sowie Aluminium zu untersuchen. Durch den Einsatz des wärmearmen Klebens ergibt sich die Möglichkeit, neue Schneidstoffe oder bereits geschliffene und beschichtete Hartmetallzähne anzuwenden. Weiter wird das Stammblatt thermisch weniger beeinflusst, wodurch der Nacharbeitsaufwand reduziert werden kann. Anhand von experimentellen Sägeversuchen werden die mechanischen Anforderungen in Form der Schnittkräfte und damit die resultierende Beanspruchung in der Fügestelle ermittelt. Diese Randbedingungen werden bei der Auswahl möglicher Klebstoffe und Oberflächenbehandlungen berücksichtigt. Durch zerstörende Prüfung geklebter Proben werden die Einflüsse der Klebstoffe und Oberflächenbehandlungen auf die Festigkeit untersucht und geeignete Kombinationen abgeleitet. Die Entwicklung einer Automatisierungstechnik im Labormaßstab führt die Arbeit fort. Eine Betrachtung des technologischen und wirtschaftlichen Potenzials geklebter Ver-bundkreissägeblätter sowie die Erarbeitung eines Optimierungsansatzes zur Spannungsreduzierung in der Klebfuge mittels FE-Methoden schließen die Arbeit ab. Die Versuche haben gezeigt, dass mit Hilfe eines einkomponentigen Epoxidharzklebstoffs und Korund sowie lasergestrahlten Zähnen einsatzfähige Klebverbindungen realisiert werden können, welche sowohl dem Schleifen als auch einem Zerspanversuch standhalten. Durch die entwickelte Automationslösung kann eine hohe Reproduzierbarkeit der Klebfestigkeit erzielt werden. Die FE-Analysen zeigen, dass die Beanspruchung in der Klebung durch angepasste Geometrien der Zahnsitze reduziert werden können. Der Vergleich der Herstellkosten des Fügeprozesses für ein Werkzeug zeigen, dass ein hohes Potenzial für einen wirtschaftlichen Einsatz besteht, wenn die gesamte Prozesskette umgestaltet wird. Dies wird erst durch den Wechsel der Fügetechnologie von Löten auf Kleben ermöglicht.Item Open Access Studies on the influence of loop structures on the selective hydroxylation of sesquiterpenes in Rieske Dioxygenases(2025) Berger, Jonathan; Hauer, Bernhard (Prof. Dr.)Oxyfunktionalisierte Verbindungen spielen eine zentrale Rolle in der synthetischen Chemie, sei es als Geschmacks- und Duftstoffe, in der Pharmaindustrie oder als Basischemikalien. Besonders bei den Duftstoffen und Pharmazeutika ist die Kontrolle der Selektivität in Oxyfunktionalisierungsreaktionen von großer Relevanz. Jedoch bleibt die selektive Monohydroxylierung und cis-Dihydroxylierung von Arenen ein ungelöstes Problem. Besonders bei Verbindungen mit mehreren ungesättigten Doppelbindungen, wie Sesquiterpenen, ist die Kontrolle der Regioselektivität eine Herausforderung. Wenn die synthetische Chemie an ihre Grenzen stößt, kann die Natur als Vorbild dienen, da Enzyme für ihre hervorragende Selektivitätskontrolle und nachhaltigen Reaktionsbedingungen bekannt sind. Eine vielversprechende Enzymfamilie für Oxyfunktionalisierungen sind die Rieske-non-Häm-Eisen-Dioxygenasen (ROs), die cis-Dihydroxylierungsreaktionen an Aromaten und anderen Substraten sowie allylische Monohydroxylierungen mit hoher Regio- und Stereoselektivität durchführen können. ROs waren das Ziel einiger Enzym-Engineering-Studien, und sind deshalb vielversprechende Mutageneseziele. Ziel dieser Studie war es, das Substratspektrum von ROs auf die sterisch anspruchsvolleren Sesquiterpene auszuweiten, da diese Moleküle und ihre oxyfunktionalisierten Derivate von großem industriellem Interesse sind, beispielsweise als Sandelholzduftstoff Santalol oder Bisabolol-Derivate, die als Pheromone für den Pflanzenschutz eingesetzt werden. Um das Verständnis gegenüber der eingangs erwähnten, hochflexiblen und dynamischen Loop-Strukturen zu verbessern sollten zusätzlich die Loop-Studien von Peter Heinemann aufgegriffen werden, seinen initialen Mutationsansatz für Loops vertiefen und zur besseren Aufklärung molekulardynamische Simulationen einsetzen. Im ersten Teil wurden RO-Wildtypen aus der IBTB-internen Mutantenbibliothek mit den Sesquiterpensubstraten β-Bisabolen 1 und α-Farnesen 2 getestet, wobei die Cumol Dioxygenase aus Pseudomonas fluorescens IP01 als einziges Enzym eine Startaktivität für Bisabolen aufwies. Da die Startaktivität sehr gering war, wurden die Expressionsbedingungen und das Reaktionssystem optimiert, was zu einer 4-fachen Erhöhung der Produktbildung mit β-Bisabolen als Screening-Substrat führte. Im nächsten Schritt wurde der Einfluss von Loop-insertionen und -deletionen auf die Substratspezifität mittels InDel-Scans untersucht, einem in dieser Arbeit entwickelten Screeningverfahren, bei dem alle Aminosäuren eines Loops separat deletiert bzw. ein Glycyl-Prolyl-Fragment zwischen jede Aminosäure eingefügt wird, um eine Screening-Bibliothek zu generieren. Das Screening führte mit β-Bisabolen zu einer interessanten Verschiebung der Regioselektivität, vom Ring-hydroxylierungsprodukt 1a im WT zum terminalen Hydroxylierungs-produktes 1b (Selektivität: 81%) in der Variante I288del. Zur Identifizierung der Produkte durch präparative Biotransformationen wurden verschiedene Bedingungen getestet, die Produkte isoliert und mittels NMR-Analyse charakterisiert (1a: 17 mg, 0.77 mmol, 38,5%; 1b: 24 mg, 0.11 mmol, 54.5%). Um ein tieferes Verständnis der zugrunde liegenden enzymatischen Mechanismen der Selektivitätsverschiebung zu erlangen, wurden molekulardynamische Simulationen in Zusammenarbeit mit den Loschmidt Laboratories in Brünn, Tschechische Republik, durchgeführt. Für den Wildtypen und die Variante I288del wurden molekulardynamische Simulationen mit dem freien Enzym und mit Enzym-Ligand-Komplexen simuliert. Die Simulationen lieferten wertvolle Einblicke in die enzymatischen Eigenschaften: Die B-Faktoren des freien Enzyms und der Enzym-Ligand-Komplexe zeigten, dass die Variante I288del ein rigideres aktives Zentrum besitzt, was den Liganden potenziell besser stabilisieren kann. Zusätzlich ergab die CAVER-Analyse des Substratzugangstunnels, dass der Tunnel jetzt häufiger offen ist, so dass das Substrat leichter in das Enzym eindringen kann, was zu einer höheren Produktbildung führt. Die Analyse der Abstände zwischen dem katalytischen Eisen und den reaktiven Kohlenstoffen im Substrat zeigte, dass der reaktive Schwanzkohlenstoff in der Variante näher am Eisen liegt, was potenziell zu reaktiverenKonformationen führt. Über abschließende adaptive steered molecular dynamics Simulationen, wurden Einblicke in den energetischen Ligandentransport entlang des Substratzugangstunnels erhalten. Diese Simulationen zeigten, dass das Substrat im Wildtyp bevorzugt mit dem Ring zuerst in das Enzym eindringt, was zu einer Ringkonformation im aktiven Zentrum führt. In der Variante I288del ändert sich dies, da der Ligand stark bevorzugt mit dem terminalen Kohlenstoff zuerst in das Enzym eindringt, was zu tail-Konformationen im Enzym und einer starken Präferenz für das terminale Hydroxylierungsprodukt führt. In einem zweiten experimentellen Teil sollte die Produktbildung des terminalen-Hydroxylierungsprodukts 1b durch gezielte Modifikation des aktiven Zentrums mittels Sättigungsmutagenese weiter gesteigert werden, um die Positionierung des Substrats in der aktiven Tasche zu optimieren. Dies führte zu zwei neuen Varianten, I288del_A321T (V1) und N279T_I288del_A321T (V2), mit hoher Selektivität und Produktbildungen von 1,35 mM bzw. 1,58 mM, während die Variante I288del 1,25 mM umsetzte. Weitere Runden der Sättigungsmutagenese führten jedoch weder zu einer Steigerung der Produktbildung noch der Selektivität. Zudem wurden die Sesquiterpene Santalen, Bergamoten, Valencen und Germacren D, welche ursprünglich vom Wildtyp nicht umgesetzt wurden, mit den neu generierten Sättigungsvarianten I288del, V1 und V2 untersucht. Mit diesen Varianten gelang es, drei der vier Substrate umzusetzen. Besonders bemerkenswert war, dass Santalen zu dem industriell relevanten Santalol mit einer GC-Konversion von 0,74 mM umgesetzt werden konnte, was in Zusammenarbeit mit der Firma Isobionics (Geleen, NL) zu einem Patent führte. Im nächsten Teil wurde der InDel-Scan weiter ausgebaut, indem die CDO InDel-Bibliothek mit zwei weiteren Substraten, (R)-Limonen und 2-Phenylpyridin, gescreent wurde. Hierbei lagen Selektivitätsverschiebungen, Generalistenvarianten und erhöhte Produktbildung im Fokus. Mit beiden Substraten wurden Varianten mit erhöhter Selektivität, Aktivität oder neuen Produkten gefunden. Um die Anwendbarkeit nicht nur auf Substratebene, sondern auch auf Enzymebene zu untersuchen, wurde ein weiteres Enzym, die Naphthalin-Dioxygenase aus Pseudomonas sp. NCIB 9816-4, getestet. Vier active site-Loops wurden ausgewählt und mit dem InDel-Scan mutiert, was zu einer Bibliothek von 56 Varianten für das Screening mit (R)-Limonen und 2-Phenylpyridin führte. Die Ergebnisse ähnelten den Ergebnissen des Screenings mit dem CDO, zeigten jedoch mehr inaktive Varianten und nur wenige starke Selektivitätsverschiebungen. Einige Varianten zeigten ein komplett verändertes Produktspektrum oder starke Zunahmen in der Produktbildung, und bei 2-Phenylpyridin als Substrat trat mit den InDel-Varianten sogar ein völlig neues, unbekanntes Produkt auf. In einem abschließenden Abschnitt sollte ein direkter Vergleich zu einer computerbasierten Loopmutagenese durchgeführt werden. In Zusammenarbeit mit den Loschmidt Laboratories wurde ein Looptransplantationsansatz unter Verwendung des LoopGrafter-Webtools getestet, welches Loops verschiedener Enzyme vergleicht und Positionen für die Transplantation vorschlägt. Vier verschiedene Designs wurden kloniert und getestet, wobei keine Produktbildung beobachtet wurde. Die Designs wurden überarbeitet, um ihre Stabilität zu erhöhen. Die Expression des Proteins war erfolgreich, aber erneut konnte keine Aktivität festgestellt werden. Zusammenfassend gelang es, im Rahmen dieser Arbeit, Sesquiterpene mit ROs in angemessenen Ausbeuten umzusetzen, wobei sogar Milligramm-Mengen zur Produktidentifizierung erreicht wurden. Eine vollständige Selektivitätsverschiebung in der Hydroxylierung von β-Bisabolen von Ring- zu Terminal-Hydroxylierung wurde erzielt. Die computergestützte Studie lieferte wertvolle Einblicke in den Ligandentransport in ROs und die durch die Loop-Mutation I288del vermittelten Mechanismen, welche zum Selektivitätsshift führten.Item Open Access Electrical resistivity tomography (ERT) measurements on date palm stems to support irrigation scheduling(2025) Bukhary, Tarig; Huisman, Johan Alexander (Prof. Dr.)Commercial cultivation of date palms has high economic significance, particularly in arid and hyper-arid regions. In Israel, the commercial cultivation of date palms in the hyper-arid Arava and Jordan valleys (from the Sea of Galilee, along the Jordan valley to the Red Sea) has grown substantially in the past two decades. As such, achieving commercially viable yield of dates amid water scarcity and enforced restrictions on water use requires optimising the amount and timing of irrigation. To that end, better understanding of the temporal dynamics of the water use of date palm is of great importance. Traditionally, this can be achieved through sap flow estimates obtained using heat dissipation probes. However, such measurements lack the ability to provide information on the spatial distribution of sap flow, which is important considering that date palms transport water in the entire stem cross-section. Electrical resistivity tomography (ERT), a long established and widely used geophysical method for the imaging and characterisation of sub-surface structures may allow for obtaining improved estimates of transpiration from sap flow measurements and the assessment of stem water dynamics. The aim of this thesis is thus to explore the potential of combining sap flow and electrical measurements to obtain a better understanding of the transpiration and the spatiotemporal dynamics of water flow and storage in date palm trunks. In a first step, a suitable ERT set-up and data acquisition strategies were developed starting from ERT measurements on a sand column as a proof-of-concept, where ERT was used to monitor the progress of a tracer solution through a sand column. The results showed that the adopted strategy for ERT measurement acquisition was successful in capturing the development and breakthrough of the introduced tracer solution, not only in terms of the average real part of the electrical conductivity at each electrode plane, but also in terms of the spatial distribution of the real part of the electrical conductivity. The outcome of the flow experiment on a sand column was used as a starting point to further develop the ERT set-up and data acquisition strategies for measuring on date palm stems, which were then tested on a date palm stem segment. For this, flow was induced through a stem segment that was obtained from a felled date palm tree. ERT measurements were continuously obtained throughout a cycle of flow and no-flow periods. The results showed that the mean bulk electrical conductivity varied strongly due to changes in the flow conditions. In addition, it was found that the electrical conductivity of the outflow was much higher than that of the inflow, which indicates the release of stored salt from the stem segment. Analysis of the spatial distribution of the electrical conductivity suggested that flow mainly occurred in a limited part of the cross-sectional area of the stem. Extending from the flow experiment on a date palm stem segment, the electrical properties were further investigated using a multi-step outflow experiment on a smaller stem fragment. The results showed a slow water release from the date palm stem segment with increasing applied pressure, which suggests that the water is tightly bound in the stem as in a clay soil. The real part of the bulk electrical conductivity of the stem segment showed a declining pattern, which is generally in agreement with the decreasing water content in the stem segment. The real part of the electrical conductivity decreased with the saturation of the stem segment in a pattern that closely resembled that of a clay soil. From the laboratory experiments, it was concluded that ERT is a promising tool to investigate the spatial variability of water flow in date palm stems. In a second step, two field experiments involving irrigation deprivation were conducted on living date palms. In both experiments, ERT measurements were obtained at high temporal resolution following the established set-up and data acquisition strategies from the experiments in the laboratory. Sap flow estimates were obtained from heat dissipation probes in conjunction with continuous ERT measurements. The first experiment involved a juvenile date palm growing in a lysimeter, while the second experiment involved a mature date palm. The combined sap flow and ERT measurements were continuously obtained for a baseline period, followed by an induced water stress period. The monitoring was continued during the recovery period following the restoration of the irrigation treatment for a few days. It was found that the diurnal variations in the electrical properties of the date palm stem during the baseline period were consistent with the expected diurnal variation in transpiration and stem water storage. The findings also made clear that capturing those diurnal variations would not be possible without following a measurement acquisition strategy utilising a high temporal resolution. During the irrigation deprivation period, the juvenile date palm showed a strong response to water stress, as observed in the temporal dynamics of the average real part of the electrical resistivity over the plane as well as the average real part of the transfer impedances. The mature palm, on the other hand, showed no clear signs of water stress during the irrigation deprivation period. This finding was consistent with the results obtained on soil water content, which showed that the loss in water was superficial (above 60 cm depth). Furthermore, the observed spatial variation in the real part of the electrical resistivity showed that some regions of the stem cross-sectional area were more active than others, and that the distribution of areas with high and low electrical resistivity was dynamically changing throughout the day and night. This observation suggests an on-going redistribution of the stem water content and continuous changes in stem water storage. It was further observed that the areas with high electrical resistivity noticeably increased following the suspension of the irrigation treatment. A closer examination of this finding indicated that this was more evident for the juvenile date palm than for the mature date palm. The obtained sap flow estimates and ERT data showed no signs of quick recovery in case of the juvenile date palm after the irrigation was restored. However, subsequent monitoring showed that the juvenile date palm did eventually recover after a few weeks. The results further showed that the mature date palm did not experience significant water stress and by extension recovery. A long-term monitoring on a bi-monthly basis on the mature date palm showed a temporally stable spatial distribution of the real part of the electrical resistivity for measurements made at the same time for a period of several months. This finding provides further confidence in the established ERT set-up and data acquisition strategies as an approach to support irrigation scheduling for date palms and detecting early signs of water stress. In conclusion, the work presented in this thesis provides an important contribution to the establishment of a combined approach in which sap flow estimates obtained from heat dissipation probes and continuous ERT measurements are jointly used to obtain improved monitoring and interpretation of water flow and storage in date palm stems. It was shown that the proposed set-ups, ERT data acquisition protocols and inversion strategies allow for reliably obtaining representative ERT measurements on date palm stems that enabled monitoring of spatiotemporal variability in water flow and storage in date palm stems. The proposed approach also allows for improved estimation of daily variation in transpiration requirements, and detecting of early signs of water stress, which can make a valuable contribution to the planning and scheduling of irrigation treatments that account for transpiration requirements of date palms while adhering to imposed limitation in water use.Item Open Access Mechanisms of LSD1 regulation(2025) Dukatz, Franziska; Rathert, Philipp (PD, PhD)The precise spatiotemporal regulation of gene expression is essential for all aspects of cellular function. Dysregulation of gene transcription can lead to serious pathologies, including severe malignancies and ultimately cell death. Consequently, complex regulatory mechanisms are essential to maintain and adapt gene expression in response to internal or external cues. Among the key enzymes of transcriptional regulation is the Lysine Specific Demethylase 1 (LSD1), a chromatin-modifying enzyme present in numerous multiprotein complexes. LSD1 is critical for proper cellular differentiation and its overexpression is associated with poor prognosis in various cancers, highlighting the need for a comprehensive understanding of its function and regulation. Previous work in the Rathert lab established a fluorescent reporter system that allows to investigate the gene repressive function of LSD1 or other factors in a biological context. In combination with this reporter system, a multiplexed RNAi screen identified both novel and known coregulators of LSD1. One of the top candidate hits, the NIMA-related kinase NEK6, previously not reported to impact LSD1, was validated and further characterized in this thesis. A combination of in vitro and cell-based approaches demonstrated that NEK6 directly modulates LSD1 via phosphorylation at serine 126 (S126). This residue is located within the unstructured N-terminus, a region lacking any secondary or tertiary structure, which is therefore defined as intrinsically disordered region (IDR). Extensive laboratory work demonstrated biomolecular condensation of the IDR of LSD1, which was impacted by phosphorylation of S126. Further, the IDR was directly linked to the cellular function of LSD1. Up to now, the impact of the unstructured region towards the functionality of LSD1 was neglected in the scientific field. Therefore, a detailed structural and functional analysis was conducted, which revealed a previously uncharacterized acidic patch within the IDR. Building on this observation, detailed characterization was performed to explain the impact of the respective acidic patch towards LSD1 functionality. Although absent in current structural models, this acidic patch is located in close proximity to the catalytic center and impacts substrate binding in vitro. It further plays a role in the biomolecular condensation behaviour of LSD1, suggesting a dual role in modulating both structural organization and enzymatic function. Together, the findings presented in this dissertation illustrate how integrative cellular and biochemical approaches revealed novel regulatory mechanisms of LSD1. These insights expand the understanding of LSD1 function and its modulation by both, intrinsic structural elements and external signalling stimuli. These findings also underscore the disregarded functional relevance of IDRs, highlighting the need for broader investigation into their specific functions.Item Open Access Eine musterbasierte Methode für die Entwicklung und den Betrieb hybrider Quantenanwendungen(2025) Beisel, Martin; Leymann, Frank (Prof. Dr. Dr. h. c.)Quantencomputer ermöglichen es, bestimmte Berechnungen schneller, genauer und energieeffizienter durchzuführen als klassische Computer, indem sie quantenmechanische Phänomene ausnutzen. Da die Umsetzung der meisten Quantenalgorithmen allerdings Operationen benötigt für die Quantencomputer ungeeignet sind, z. B. Datenbankzugriffe, werden Quantencomputer typischerweise als Spezialprozessoren in hybriden Quantenanwendungen verwendet. Die Entwicklung und der Betrieb dieser hybriden Anwendungen sind komplex und erfordern eine enge interdisziplinäre Zusammenarbeit. Dabei wird tiefgreifendes Wissen aus unterschiedlichen Domänen benötigt, beispielsweise aus der Mathematik, Physik und Softwareentwicklung. Zusätzlich wird die Entwicklung und der Betrieb von Quantenanwendungen durch weitere Faktoren erschwert: (i) Die aktuelle Quantensoftwarelandschaft und die verfügbaren Quanten-Clouddienste, die Zugriff auf unterschiedliche Quantencomputer geben, sind sehr heterogen. (ii) Die schnellen Fortschritte im Quanten-Software-Engineering führen zur Einführung neuer Techniken, welche die Ausführung von Quantenschaltkreisen verbessern können, allerdings aktuell eine komplexe, manuelle Integration erfordern. (iii) Das Fehlen geeigneter Abstraktionsebenen führt dazu, dass die Entwicklung von Quantenanwendungen, insbesondere für Entwickler, die wenig Erfahrung mit Quantencomputing haben, zeitaufwändig und fehleranfällig ist. Um diese Probleme zu lösen, wird in dieser Arbeit die PASTA-Methode präsentiert. Diese basiert auf der Quantencomputingmustersprache, welche etablierte Konzepte und Best Practices in der Quantencomputingdomäne intuitiv verständlich dokumentiert, und stellt einen ganzheitlichen Prozess für diemusterbasierten Entwicklung und den Betrieb von Quantenanwendungen vor. Die Methode beinhaltet alle notwendigen Schritte von der Auswahl der zu verwendenden Quantencomputingmuster, über die Generierung der ausführbaren Quantenanwendung auf Basis wiederverwendbarer Lösungen sowie die Bereitstellung der erforderlichen Softwareartefakte, bis hin zur Überwachung und Analyse der Ausführung hybrider Quantenanwendungen. Zur Umsetzung der PASTA-Methode wird im Rahmen dieser Arbeit die Quantencomputingmustersprache um mehrere Muster erweitert, welche Best Practices für den Betrieb von hybriden Quantenanwendungen sowie etablierte Methoden zur Abschwächung und Korrektur von Quantenfehlern dokumentieren. Um die vom Nutzer ausgewählten Muster in einen ausführbaren Quantenworkflow transformieren zu können, werden eine Vielzahl neuer Workflowmodellierungskonstrukte eingeführt, welche die Spezifikation verschiedener, häufig auftretender Aktivitäten in Quantenworkflows vereinfachen. Weiterhin wird ein Ansatz für die automatische und dynamische Bereitstellung von hybriden Quantenanwendungen auf Grundlage von Nutzeranforderungen vorgestellt. Auf diesen Konzepten aufbauend werden neue Sichten auf Quantenworkflows eingeführt, welche die Überwachung und Analyse von hybriden Quantenanwendungen vereinfachen. Die Sichten ermöglichen es unterschiedlichen Nutzergruppen, wie beispielsweise Quantenexperten und dem Betriebspersonal, Quantenanwendungen auf verschiedenen Abstraktionsebenen zu analysieren und bieten zusätzliche, für die jeweilige Nutzergruppe relevante Informationen. Zur Demonstration der praktischen Umsetzbarkeit der PASTA-Methode wird das PASTA-Framework eingeführt, welches die in dieser Arbeit eingeführten Konzepte prototypisch implementiert. Die Nutzbarkeit der Methode und des Frameworks werden anhand mehrerer Anwendungsfälle evaluiert, für welche eine Laufzeitanalyse sowie eine Nutzerstudie durchgeführt wird.Item Open Access Yase - a holistic approach for intelligent vehicle simulation(2025) Bauer-Marquardt, Max Paul; Resch, Michael M. (Prof. Dr.-Ing Dr. h.c. (DonNTU) Dr. h.c. (RAS/Sib) Hon. Prof. (RAS/Sib))