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Termine immer mittwochs, ab 14:00-17:30 (pünktlich)

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Termine immer mittwochs, ab 14:00-17:30 (pünktlich)

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Presentation Transcript

  1. Seminar SE 2 st.Uni Klagenfurt: 814.005 und TU Wien: 187.234Mathematische Modellbildung und SimulationÖkonometrische, systemdynamische, Input-Output Modelle sowie agent-based systemshttp://peter.fleissner.org/MathMod/web.htmhttps://campus.aau.at/studien/lvliste.jsp?semester=11W&nobc=&diplomfachkey=3283 Peter Fleissnerfleissner@arrakis.es

  2. Termine immer mittwochs, ab 14:00-17:30 (pünktlich) Vorbesprechung: Mittwoch 5. Okt 2011, ab 15:00 Uhr 1. Block: Mittwoch, 19.10.2011 14:00 bis 18:00 Uhr, SR 4a 2. Block: Mittwoch, 09.11.2011 14:00 bis 18:00 Uhr, SR 6 3. Block: Mittwoch, 16.11.2011 14:00 bis 17:00 Uhr, SR 6 4. Block: Mittwoch, 14.12.2011 14:00 bis 18:00 Uhr, SR 6 5. Block: Mittwoch, 11.01.2012 14:00 bis 18:00 Uhr, SR 6 6. Block: Mittwoch, 18.01.2012, 14:00 bis 18:00 Uhr, SR 5 (Ersatztermin für 12. 10. 2011!) 7. Block: Mittwoch, 25.01.2012 14:00 bis 18:00 Uhr, SR 4a, Prüfung Alle Termine finden am IFF, Schottenfeldgasse 29, 1070 Wien, statt.

  3. Inhalt des Seminars (optional) Teil 1 • Grundzüge der mathematischen Modellierung (Sozialkybernetik) • Modellierungspraxis mit dem Softwarepaket STELLA anhand kleiner Projekte Teil 2 • Datensammlung/Parameterschätzung (Ökonometrie; neuronale Netze) • Praktische Übungen anhand ökonometrischer Modelle Teil 3 • Grundzüge der Input-Output-Analyse, Mehrebenenökonomie • Anwendungen auf volkswirtschaftliche Modelle, Stoffstromrechnung Teil 4 • Agent-based modelling • Praktische Beispiele Abschluss • Prüfung

  4. websites Allgemeines https://campus.uni-klu.ac.at/studien/lvkarte.jsp?sprache_nr=35&rlvkey=63320 Laufende Ereignisse, Skripten, Termine http://peter.fleissner.org/MathMod/web.htm Meine persönliche website http://members.chello.at/gre/fleissner/default.htm

  5. Einige Literatur • Forrester, Jay (1994) Road Maps - A Guide to Learning System Dynamics • Forrester, Jay (1971) World Dynamics. Wright-Allen Press, Cambridge • Forrester, Jay (1991) Industrial Dynamics. Pegasus Communications • Forreste, Jay (1977) Urban Dynamics. Wright-Allen Press, Cambridge • Bruckmann, Gerhart, und Peter Fleissner (1989) Am Steuerrad der Wirtschaft. Springer, Wien • Fleissner, Peter, und Udo Ludwig (1992) Ostdeutsche Wirtschaft im Umbruch. Vieweg, Braunschweig Wiesbaden • Fleissner, Peter et al (1993) Input-Output-Analyse. Springer, Wien New York • Gilbert, N and K G Troitzsch (2005) Simulation for the Social Scientist, Open University Press, McGraw-Hill Education, Berkshire, England • Gilbert, N (2007) Agent-Based Models, Series: Quantitative Applications in the Social Sciences, Sage Pubn Inc, Thousand Oaks. • Miller J H, S E Pager (2007) Complex Adaptive System – An Introduction to Computational Models of Social Life, Princeton University Press, Princeton. • Bossel, H (2004) Systeme Dynamik Simulation, Modellbildung, Analyse und Simulation komplexer Systeme, Books on Demand Gmbh, Norderstedt. • Colella, V S, E Klopfer, M Resnick (2001) Avdentures in Modeling, Exploring Complex, Dynamic Systems with StarLogo, Teachers College Press, New York. • Resnick, M (2001) Turtles, Termites, and Traffic Jams, 7th Edition, The MIT Press, Cambridge. • Diverse STELLA-Manuals, Anylogic-Manual (2007), MASS-FABLES Unterlagen

  6. Fachgebiete/Projektvorschläge der TeilnehmerInnen (2009) • Thomas: Internat Entwicklung 8.Sem, Sozök IFF, Klimawandel polRahmen, globale Gerechtigkeit und Nachhaltigkeit • Uli: Soziologie fertig, Sozial + Humanökol (1/2) Studiengeld • Barbara: Soziologie unfertig, Sozial + Humanökol (Anylogic) • Regina: Sozial + Humanökol + Publizistik + Biologie I-O Analyse • Raffael: Informatik Sim Opt ? • Christian: Gastronom Wiss Sozial + Humanökol (keine math) Klimawandel polRahmen, globale Gerechtigkeit und Nachhaltigkeit • Andi: Biologie Humanökologie (SERI) Energieverbrauch Erlebniskonzept: Haushalte Energieverbrauchstypen • Leo: Ökologie/Humanökologie Uni. Diplomarbeit ev. zu “Wirtschaftskrise als Chance”

  7. Fachgebiete/Projektvorschläge der TeilnehmerInnen (2010) • Stefan: Sozök, Soziologie, Polwiss; Biomasse-Handel • Irene: Sozök, Publizistik, Kommw Polwiss: mit Alexander_R und Johannes: Pensionsmodell • Alexander_R: Soziologie, Diss Sozök: Pensionsmodell • Markus: Physik, Diss Sozök Modellierung Materialflüsse: Urbane Transportmodelle • Peter: Techn Math: mit Andrea Kommunikationsnetzwerke • Johannes: Wirtschaftsinformatik: Pensionsmodell • Alexander_H: Soziologie: Pensionsmodell • Nikolaus: ?? • Andrea: Kommunikationsnetzwerke • Julian: Inst f Elektrische Anlagen + Boku Energiewirtschaft: Biomasse-Handel

  8. Fachgebiete/Projektvorschläge der TeilnehmerInnen (2011) • Ulli: Wiss Mitarb SOZOEK, I-O Analyse, Einblick in AB, Materialfluss, Nachhaltigkeitsmonitoring f Krankenhausstationen, sektoral matflussanalyse, Carbon footprint des Osterr. Gesundheitswesens. Diss Nachh und Gesundheit • Kristine: Wiss Mitarb SOZOEK, Ökonomin, Wirtschaftsstat, Globales Modell Fleischproduktion und Landnutzung. • Maria: Wiss Mitarb SOZOEK, Historische Landnutzung für Italien, 1861 (Einigung des KG Italiens), • Michael: Soz- und Humanökologie, Landschaftsplanung, Stoffkreisläufe, Caroline: Bachelor Soz, Master Sozoek, Umwelt- und Bioressourcenmanagement. Volker: Bach Soz, Master Sozoek, Landnutzung, Landwirtschaft Bernadette: Master Sozoek, Theor. Modellbildung unklar, Landnutzung, lokale biophyse Studien Philip: bach Soz, Master Soz humanök, mathem Modellbildung in der Praxis fehlt, Julia: Master Soz humanök, Bach Kultur und Technik, Landnutzungkonflikt.

  9. Link zum „Blinden Springer“ http://igw.tuwien.ac.at/peterf/springer/default.htm Beschreibt die syntakischen und pragmatischen Möglichkeiten der elektronischen Datenverarbeitung anhand des Beispiels der Entstehung einer „Sprache“, die sich durch trial and error zwischen zwei Individuen (dem Blinden und dem Lahmen) herausbildet.

  10. Projekt A:

  11. Projekt B:

  12. Projekt C:

  13. Outline • An outlineofthetheoryofreflection (Widerspiegelungstheorie) • Methodsforgeneratingknowledge: Experiment and Simulation • (Basic elementsofmathematicalsimulation • Examples • Classificationofsimulationmodels)

  14. °^^‚#* ~$}[% .:->>| §x“?+* Cycle of Change 1 • Four fundamental interactions (forces): • gravitation • electromagnetism • the weak interaction • the strong interaction. Portraying and Designing the world „the world“ Diffusion Reifying the concepts • The world is given to us in • various "levels of the movement of matter": • physics • chemistry • biology • …. Reflection Reification

  15. Stages of change • nature changes nature directly • human beings interact with nature by work • human beings explore nature by experiment and by simulation

  16. °^^‚#* ~$}[% .:->>| §x“?+* Cycle of Change 2 Reflection = Portraying and Designing the world „the world“ Diffusion Reifying the concepts Interaction Reification

  17. °^^‚#* ~$}[% .:->>| §x“?+ Widerspiegelung = Abbildung und Entwurf der Welt „Die Welt“ Diffusion Interaktion Vergegenständlichung

  18. Cycle of Change • Refers to human/e practice, striving for survival • More than mere cognition • Perception always guided by human interest • Based on mirroring and inventing the world („Widerspiegelungstheorie“) and changing it • Dialectics of portraying and designing the world • Cooperative evaluation/selection/decision processes • Implementation of results into practice

  19. °^^‚#* ~$}[% .:->>| §x“?+* Cycle of Change 3 Reflecting = Portraying and Designing „the world“ Diffusion Reification Reflection Reification

  20. Simulation Models in Context Simulation models • Based on human thinking and projection • In a social framework • Symbolic or physical reification/codification • More than induction • More than deduction • More than reduction • Between theory and application • Types of simulation models: • Econometric • Input-output • Neural networks • Systems dynamics models • Agent based models/microsimulation

  21. Teil 1 • Grundzüge der mathematischen Modellierung (siehe Skriptum Sozialkybernetik http://peter.fleissner.org/MathMod/Skriptum_Sozkyb.pdf) • Modellierungspraxis mit dem Softwarepaket STELLA anhand kleiner Projekte

  22. Simulationsmethoden Systemdynamik-Modell: Vier Grundelemente STELLA

  23. Stufen des Modellierungsprozesses

  24. Modellierung mit STELLA Rückkopplungen • Causal Loop Diagrams • Positive und negative Rückkopplung • STELLA-Diagramme Mathematische Darstellung von Systemen mit einer Bestandsgröße • Positive Rückkopplung • Differenzengleichung • Verdopplungszeit bei Differenzengleichung • Differentialgleichung • Verdopplungszeit bei Differentialgleichung • Negative Rückkopplung • Differenzengleichung • Halbwertszeit für Differenzengleichung • Differentialgleichung • Halbwertszeit für Differentialgleichung

  25. Causal Loop Diagrams Negative Rückkopplung Positive Rückkopplung

  26. Causal Loop Diagram eines Unternehmens

  27. Feedback Loops in STELLA Positive Rückkopplung

  28. Feedback Loops in STELLA Negative Rückkopplung

  29. Positive Rückkopplung: Differenzengleichung

  30. Positive Rückkopplung: Differenzengleichung

  31. Positive Rückkopplung: Differenzengleichung

  32. Positive Rückkopplung: Differenzialgleichung

  33. Positive Rückkopplung: Differenzialgleichung

  34. Feedback Loops in STELLA Negative Rückkopplung

  35. Negative Rückkopplung: Differenzengleichung

  36. Negative Rückkopplung: Differenzengleichung

  37. Negative Rückkopplung: Differenzengleichung

  38. Negative Rückkopplung: Differenzialgleichung

  39. Negative Rückkopplung: Differenzialgleichung

  40. SMOOTH-Funktionen:SMTH1

  41. SMOOTH-Funktionen:SMTH3

  42. Simulationsmethoden Beispiele • Exponentielles Wirtschaftswachstum • Differenzialgleichungen höherer Ordnung • Systeme von Differentialgleichungen • Verhulst-Dynamik (Eintagsfliegenpopulation) • Das Aussterben der Passagiertaube • Ein Modell der Österreichischen Wirtschaft • World Dynamics

  43. Simulationsmethoden Lineare Rückkopplung • Erweiterte volkswirtschaftliche Reproduktion • Siehe auch • http://members.chello.at/gre/fleissner/documents/work/work.pdf

  44. Simulationsmethoden Erweiterte Reproduktion einer Volkswirtschaft Arbeitskraft Intermed. Güter Kapitalgüter Investitionsgüter Intermed. Güter Konsumgüter

  45. Simulationsmethoden • Einfaches Wachstumsmodell in Formeln • Produktionsfunktion (Erzeugung des BIP) • Y = alfa LbetaK(1-beta) • Investitionsfunktion • I = dK/dt = (1-beta)Y = (1-beta) alfa LbetaK(1-beta) • Konsumfunktion • C = betaY • Pro-Kopf Lohn • ProKopfLohn = C/L

  46. Simulationsmethoden Beispiel: Ein Modell der Österreichischen Wirtschaft • Kombiniertes ökonometrisch-systemdynamisches Simulationsmodell zum Studium der Auswirkungen politischer Massnahmen und technischer Veränderungen • Datenbasis 1964 – 1987, etwa 350 Gleichungen • Das Gesamtmodell enthält die komplette Volkswirtschaftliche Gesamtrechnung auf hochaggregierter Ebene und umfasst die Sektoren: • Produktion (Kapazität, Kapital, Arbeit und ihre Remuneration) • Binnennachfrage (Konsum, Investitionen) • Außenhandel (Waren- und Dienste) • Staat (Einnahmen, Ausgaben, Schulden) • Arbeitsmarkt

  47. Simulationsmethoden System dynamik-ModellBeispiel: Produkt-ions-sektor

  48. Grundeinkommen in Österreich • Bedingungsloses Grundeinkommen • durch Besteuerung eines bestimmten Prozentanteils des Lohnes und Umverteilung in gleichen Beträgen. • Zunächst völlige Neutralität des • C 2004 = 174.320 • I 2004 = 50.717 • Y = 237.039

  49. Simulationsmethoden „Am Steuerrad der Wirtschaft“

  50. Demographische Daten Österreich 2008 männlich weiblich gesamt 0 - <15 650.380 619.176 1.269.556 15 -<65 2.604.844 2.581.667 5.186.511 65 - 1.034.822 1.507.899 2.542.721 Gesamt 8.042.293 Geburten 40.126 37.626 77.752 Verstorbene 35.156 39.927 75.083 Immigration 110.074 Emigration 75.638 Prognose 2050

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