Softwareprototypen als Beitrag zur Entscheidungsunterstützung in Energiewirtschaft, Hochschulinstituten und Prognoseanwendungen

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Bi-objective network equilibrium, traffic assignment and road pricing

Multi-objective equilibrium models of traffic assignment state that users of road networks travel on routes that are efficient with respect to several objectives, such as travel time and toll. This concept provides a general framework for modelling traffic flow in tolled road networks. We present the concept of time surplus maximisation as a way of handling user preferences. Given a toll, users have a maximum time they are willing to spend for a trip. Time surplus is this maximum time minus actual travel time. A rational user can be assumed to maximise time surplus, leading to the definition of time surplus maximisation bi-objective user equilibrium. We propose to use such models on the lower level of bi-level models for pricing in road networks under multiple upper level objectives such as minimising total travel time and emissions. In such a model a multi-objective optimisation problem at the upper level is combined with a multi-objective equilibrium problem at the lower level

Contributions to enterprise content management and qualitative and quantitative decision support

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Applications in computational finance with a focus on approximation of financial time series by neurocomputing

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ZEW-Jahresbericht 2015

Das in der Metropolregion Rhein-Neckar gelegene Zentrum für europäische Wirtschaftsforschung (ZEW) steht für wirtschaftswissenschaftliche Kompetenz und anwendungsbezogene Forschung. Dies ist für ein wirtschafts- und innovationsstarkes Land wie Baden-Württemberg von großer Bedeutung. Doch die Qualität und Professionalität der am ZEW geleisteten Arbeit überzeugt weit über die Grenzen Baden-Württembergs hinaus. Inzwischen gehört es europaweit zu den führenden Wirtschaftsforschungsinstituten. Das ZEW richtet die Schwerpunkte seiner Arbeit immer wieder auch auf die aktuellen Themen aus und hat in Form von Analysen, Studien, Workshops und Beratungen das Land Baden-Württemberg im Jahr 2015 wieder in vielfältigen Themenbereichen unterstützt. So hat das ZEW die Landesregierung bei der Neuregelung der Finanzbeziehungen von Bund und Ländern beraten. Ebenso konnte das ZEW im Kontext der europäischen Schuldenkrise durch Analysen zur Neuordnung des finanzpolitischen Ordnungsrahmens der EU oder Vorschlägen zu Insolvenzverfahren von Euroländern zur Positionierung der Landesregierung beitragen. Auch bei Themen wie der Zukunft der Ingenieursausbildung, der Digitalisierung der Arbeit und Industrie 4.0, der Venture Capital-Finanzierung oder dem Innovationsverhalten der Wirtschaft konnte die Landesregierung auf die Expertise des ZEW zurückgreifen

Analysis of algorithms for online uni-directional conversion problems

In an online uni-directional conversion problem, an online player wants to convert an asset $D$ to a desired asset $Y$. The objective of the player is to obtain the maximum amount of the desired asset. Competitive analysis is used as a tool for the design, and analysis of online algorithms for conversion problems. Although widely used, competitive analysis has its own set of drawbacks when the applicability of online algorithms in real world is considered. In this work, we investigate online uni- directional conversion problems with the objective to suggest measures for improving the applicability of online conversion algorithms in real world. First, we study competitive ratio as a coherent measure of risk and conclude that as it satisfies all the desirable axioms of coherence, competitive ratio can be used in practice. Secondly, we evaluate a selected set of online algorithms on real world as well bootstrap data to highlight the gap between theoretically guaranteed and experimentally achieved competitive ratio. The third aspect of the study deals with generating synthetic data that truly represents all possible scenarios such as market crashes. We suggest the use of Extreme Value Theory (EVT) approach. Using EVT approach, we generate synthetic data and execute a selected set of non-preemptive uni-directional online algorithms on it. The fourth contribution of the thesis includes the design and analysis of risk-aware reservation price algorithms for conversion problems. The proposed algorithms are flexible to accommodate the risk level of the online player whereas guaranteeing a bounded worst case competitive ratio as well. We evaluate our algorithms using the competitive analysis approach as well as testing the algorithms on the real world data. The results will help to improve the applicability of online conversion algorithms in real world. We conclude the work by discussing a number of open questions that will provide new directions for future research.In einem Online-uni-directional-conversion-Problem, möchte ein Online-Spieler ein Asset $D$ in ein gewünschtes Asset $Y$ konvertieren. Das Ziel des Spielers ist es, den maximalen Wert des gewünschten Assets zu erhalten. Die competitive analysis wird als Hilfsmittel verwendet, um Online-Algorithmen für Conversion-Probleme zu entwerfen und zu analysieren. Obwohl die competitve analysis weit verbreitet ist, besitzt sie mehrere Nachteile wenn ihre Anwendbarkeit auf Online-Algorithmen in der realen Welt betrachtet wird. In dieser Arbeit werden wir online Uni-directional-conversion-Probleme betrachten, mit dem Ziel, Kennzahlen zu erarbeiten, um die Anwendbarkeit von Online-Conversion-Algorithmen in der realen Welt zu verbessern. In einem ersten Schritt untersuchen wir die competitive ratio als kohärentes Risikomaß und schließen, wenn es alle notwendigen Kohärenzaxiome erfüllt wurden, dass die competitive ratio in der Praxis eingesetzt werden kann. In einem zweiten Schritt evaluieren wir eine ausgewählte Menge an Online-Algorithmen in der realen Welt. Außerdem werden die Daten gebootstrapped, um den Unterschied zwischen der theoretisch garantierten und empirisch erreichten competitive ratio. Der dritte Aspekt dieser Arbeit betrachtet das Generieren von synthetischen Daten, welche alle möglichen Szenarien, wie beispielsweise einen Marktcrash, repräsentieren. Wir empfehlen dafür den Einsatz der Extreme-Value-Theorie (EVT). Mit der EVT generieren wir synthetische Daten und führen eine ausgewählte Menge an nicht-präemptiven Uni-directionalen-Online-Algorithmen über diesen aus. Der vierte Beitrag dieser Arbeit beinhaltet das Design und die Analyse von risk-aware Reservationspreis-Algorithmen für Conversion-Probleme. Die vorgeschlagenen Algorithmen können das Risikoniveau des Online-Spielers aufnehmen und garantieren eine begrenzte Worst-Case-Competitive-Ratio. Wir evaluieren unsere Algorithmen mit Hilfe des competitive-analysis-Ansatzes sowie dem Testen der Algorithmen auf realen Daten. Die Resultate werden in Form von Forschungsarbeiten präsentiert und helfen, die Anwendbarkeit von Online-Conversion-Algorithmen in der realen Welt zu verbessern. Wir schließen die Arbeit mit einer Diskussion über eine Reihe offener Fragen, welche neue Forschungsrichtungen für die Zukunft eröffnen

Analysis of algorithms for online uni-directional conversion problems

In an online uni-directional conversion problem, an online player wants to convert an asset $D$ to a desired asset $Y$. The objective of the player is to obtain the maximum amount of the desired asset. Competitive analysis is used as a tool for the design, and analysis of online algorithms for conversion problems. Although widely used, competitive analysis has its own set of drawbacks when the applicability of online algorithms in real world is considered. In this work, we investigate online uni- directional conversion problems with the objective to suggest measures for improving the applicability of online conversion algorithms in real world. First, we study competitive ratio as a coherent measure of risk and conclude that as it satisfies all the desirable axioms of coherence, competitive ratio can be used in practice. Secondly, we evaluate a selected set of online algorithms on real world as well bootstrap data to highlight the gap between theoretically guaranteed and experimentally achieved competitive ratio. The third aspect of the study deals with generating synthetic data that truly represents all possible scenarios such as market crashes. We suggest the use of Extreme Value Theory (EVT) approach. Using EVT approach, we generate synthetic data and execute a selected set of non-preemptive uni-directional online algorithms on it. The fourth contribution of the thesis includes the design and analysis of risk-aware reservation price algorithms for conversion problems. The proposed algorithms are flexible to accommodate the risk level of the online player whereas guaranteeing a bounded worst case competitive ratio as well. We evaluate our algorithms using the competitive analysis approach as well as testing the algorithms on the real world data. The results will help to improve the applicability of online conversion algorithms in real world. We conclude the work by discussing a number of open questions that will provide new directions for future research.In einem Online-uni-directional-conversion-Problem, möchte ein Online-Spieler ein Asset $D$ in ein gewünschtes Asset $Y$ konvertieren. Das Ziel des Spielers ist es, den maximalen Wert des gewünschten Assets zu erhalten. Die competitive analysis wird als Hilfsmittel verwendet, um Online-Algorithmen für Conversion-Probleme zu entwerfen und zu analysieren. Obwohl die competitve analysis weit verbreitet ist, besitzt sie mehrere Nachteile wenn ihre Anwendbarkeit auf Online-Algorithmen in der realen Welt betrachtet wird. In dieser Arbeit werden wir online Uni-directional-conversion-Probleme betrachten, mit dem Ziel, Kennzahlen zu erarbeiten, um die Anwendbarkeit von Online-Conversion-Algorithmen in der realen Welt zu verbessern. In einem ersten Schritt untersuchen wir die competitive ratio als kohärentes Risikomaß und schließen, wenn es alle notwendigen Kohärenzaxiome erfüllt wurden, dass die competitive ratio in der Praxis eingesetzt werden kann. In einem zweiten Schritt evaluieren wir eine ausgewählte Menge an Online-Algorithmen in der realen Welt. Außerdem werden die Daten gebootstrapped, um den Unterschied zwischen der theoretisch garantierten und empirisch erreichten competitive ratio. Der dritte Aspekt dieser Arbeit betrachtet das Generieren von synthetischen Daten, welche alle möglichen Szenarien, wie beispielsweise einen Marktcrash, repräsentieren. Wir empfehlen dafür den Einsatz der Extreme-Value-Theorie (EVT). Mit der EVT generieren wir synthetische Daten und führen eine ausgewählte Menge an nicht-präemptiven Uni-directionalen-Online-Algorithmen über diesen aus. Der vierte Beitrag dieser Arbeit beinhaltet das Design und die Analyse von risk-aware Reservationspreis-Algorithmen für Conversion-Probleme. Die vorgeschlagenen Algorithmen können das Risikoniveau des Online-Spielers aufnehmen und garantieren eine begrenzte Worst-Case-Competitive-Ratio. Wir evaluieren unsere Algorithmen mit Hilfe des competitive-analysis-Ansatzes sowie dem Testen der Algorithmen auf realen Daten. Die Resultate werden in Form von Forschungsarbeiten präsentiert und helfen, die Anwendbarkeit von Online-Conversion-Algorithmen in der realen Welt zu verbessern. Wir schließen die Arbeit mit einer Diskussion über eine Reihe offener Fragen, welche neue Forschungsrichtungen für die Zukunft eröffnen

An Assessment of Impact Metrics’ Potential as Research Indicators Based on Their Perception, Usage, and Dependencies from External Science Communication

The demand for practicable methods for quantitative assessments of scientific products’ relevance has risen considerably over the past decades. As a consequence, research and commercial providers of scholarly data developed a wide variety of impact indicators, ranging from citation-based to so-called altmetrics. This highly heterogeneous family of indicators is based on the principle of measuring interactions with scientific publications that are observable online, and covers for instance mentions of publications in social and journalistic media, in literature management software, or in policy documents. The various metrics' theoretical validity as impact indicators is debated constantly, as questions regarding what it is that different metrics measure or express in many facets remain unanswered. This thesis makes two central contributions towards answering these questions. Its first part systematically assesses the status quo of various metrics’ perception and usage by researchers. This assessment serves to determine the significance of metrics in academic daily routines, as well as to identify relevant perceived problems concerning their usage. The challenges identified this way are in later sections of the thesis opposed with concrete measures to be taken during the development of future research metrics and their infrastructure to effectively solve common criticisms regarding current metrics and their use. Proceeding from the first part’s user studies, this thesis’ second part examines the relationship between research metrics and external science communication. It this way addresses a wide research gap with considerable potential implications for metrics’ validity as indicators for quality - the question to which degree these metrics are merely the result of promotion, which respective research publications receive