Abbildung von Diffusionsprozessen: Versuch einer formalen Modellierung in der evolutorischen Ökonomik mit Hilfe von genetischen Algorithmen PDF
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Abbildung von Diffusionsprozessen Wirtschafts wissenschaftliche Beiträge Informationen über die Bände 1-51 sendet Ihnen auf Anfrage gerne der Verlag. Band 52: K. Sandmann, Arbitrage und die Band 74: J. Thiele, Kombination von Pro Bewertung von Zinssatzoptionen, 1991, gnosen, 1993, ISBN 3-7908-0657-9 ISBN 3-7908-0551-3 Band 75: W. Sesselmeier, Gewerkschaften Band 53: P. Engelke, Integration von For und Lohnfindung, 1993, ISBN 3-7908-0659-5 schung und Entwicklung in die unternehme rische Planung und Steuerung, 1991, ISBN Band 76: R. Frensch, Produktdifferenzierung 3-7908-0556-4 und Arbeitsteilung, 1993, ISBN 3-7908-0663-3 Band 54: F. Blumberg, Wissensbasierte Sy steme in Produktionsplanung und -steuerung, Band 77: K. Kraft, Arbeitsmarktflexibilität, 1991, ISBN 3-7908-0557-2 1993, ISBN 3-7908-0666-8 Band 55: P.-U. Paulsen, Sichtweisen der Band 78: R. P. Hellbrück, Synergetik und Wechselkursbestimmung, 1991, Marktprozesse, 1993, ISBN 3-7908-0668-4 ISBN 3-7908-0561-0 Band 79: L. Linnemann, Multinationale Un Band 56: B. Sporn, Universitätskultur, 1992, ternehmungen und internationale Wirtschafts ISBN 3-7908-0563-7 politik, 1993, ISBN 3-7908-0670-6 Band 57: A. Vilks, Neoklassik, Gleichge Band 80: K. Cuhls, Qualitätszirkel in japani wicht und Realität, 1991, schen und deutschen Unternehmen, 1993, ISBN 3-7908-0569-6 ISBN 3-7908-0672-2 Band 58: M. Erlei, Unvollkommene Märkte Band 81: B. Erke, Arbeitslosigkeit und Kon in der keynesianischen Theorie, 1991, junktur auf segmentierten Arbeitsmärkten, ISBN 3-7908-0571-8 1993, ISBN 3-7908-0695-1 Band 59: D. Ostrusska, Systemdynamik Band 82: M. Hillmer, Kausalanalyse makro nichtlinearer Marktreaktionsmodelle, 1992, ökonomischer Zusammenhänge mit latenten ISBN 3-7908-0582-3 Variablen, 1993, ISBN 3-7908-0703-6 Band 60: G. Bol, G. Nakhaeizadeh, K.-H. Band 83: M. Heinisch, W. Lanthaler, Im Vollmer (Hrsg.), Ökonometrie und Monetärer Brennpunkt Universität, 1993, Sektor, 1992, ISBN 3-7908-0588-2 ISBN 3-7908-0713-3 Band 61: S. Feuerstein, Studien zur Wechsel Band 84: M. Göcke, Starke Hysteresis im kursunion, 1992, ISBN 3-7908-0590-4 Außenhandel, 1993, ISBN 3-7908-0722-2 Band 62: H. Fratzl, Ein- und mehrstufige Band 87: M. Raab, Steuerarbitrage, Kapital Lagerhaltung, 1992, ISBN 3-7908-0602-1 marktgleichgewicht und Unternehmensfinan zierung, 1993, ISBN 3-7908-0734-6 Band 64: G. Untiedt, Das Erwerbsverhalten verheirateter Frauen in der Bundesrepublik Band 88: K.-J. Duschek, Ein sequentielles Deutschland, 1992, ISBN 3-7908-0609-9 empirisches allgemeines Gleichgewichtsmo dell zur Beurteilung von Steuerrefonnpro Band 65: R. Herden, Technologieorientierte grarnmen, 1993, ISBN 3-7908-0736-2 Außenbeziehungen im betrieblichen Innovati onsmanagement, 1992, ISBN 3-7908-0610-2 Band 89: R. Schwager, Geld überlappende Nachfragestruktur und bilaterale Transaktio Band 66: P. B. Spahn et a1., Mikrosimulation nen, 1994, ISBN 3-7908-0739-7 in der Steuerpolitik, 1992, ISBN 3-7908-0611-0 Band 90: M. Sander, Die Bestimmung und Steuerung des Wertes von Marken, 1994, Band 67: M. Kessler, Internationaler Techno ISBN 3-7908-0742-7 logiewettbewerb, 1992, ISBN 3-7908-0615-3 Band 69: H. Grupp, U. Schmoch, Wissen Band 91: T. Ursprung, Propaganda, Interes schaftsbindung der Technik, 1992, sengruppen und direkte Demokratie, 1994, ISBN 3-7908-0620-X ISBN 3-7908-0743-5 Band 71: R. Schmidt, Modelle der Infonna Band 94: F. Kugler, Preisbildung auf speku tionsvennittlung, 1992, ISBN 3-7908-0633-1 lativen Märkten, 1994, ISBN 3-7908-0750-8 Band 72: M. Kaiser, Konsumorientierte Re Band 95: J. Schmoranz, Die Energienachfrage fonn der Unternehmensbesteuerung, 1992, privater Haushalte, 1994, ISBN 3-7908-0761-3 ISBN 3-7908-0636-6 Band 96: M. Carlberg, Makroökonomische Band 73: K. Meier, Modellbildung bei Szenarien für das vereinigte Deutschland, Mehrfachzielen, 1992, ISBN 3-7908-0645-5 1994, ISBN 3-7908-0763-X Fortsetzung auf Seite 236 Rainer Olliges Abbildung von Diffusionsprozessen Versuch einer formalen Modellierung in der evolutorischen Ökonomik mit Hilfe von genetischen Algorithmen Mit 77 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH Reihenherausgeber Wemer A. Müller Autor Rainer Olliges ISBN 978-3-7908-0954-1 Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme Olliges, Rainer: Abbildung von Diffusionsprozessen: Versuch einer fonnalen ModelIierung in der evolutori sehen Ökonomik mit Hilfe von genetischen AlgorithmenlRainer Olüges. - Heidelberg: Phy sica-Verl., 1996 (Wirtschaftswissenschaft)iche Beiträge; Bd. 130) ISBN 978-3-7908-0954-1 ISBN 978-3-662-01571-1 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-01571-1 NE:GT Dieses Werk ist urheberrechtlieh geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Ta bellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugs weiser Ver wertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsge setzes der Bundesrepubük Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fas sung zulässig. Sie ist grundSätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1996 Originally published by Physica-Verlag Heidelberg in 1996 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Na men im Sinne der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wä ren und daher von jedennann benutzt werden dürften. SPIN 10541951 88/2202-5 4 3 2 I 0 - Gedruckt auf säurefreiem Papier Vorwort 1993 beklagte HANUSCH, daß die "weltweite Vormachtstellung der Neoklassik" auch die jüngeren Wirtschaftswissenschaftler davon abhalte, sich mit neuen Denkmustern auseinanderzusetzen. Eines dieser neuen Denkmuster ist die evo lutorische Ökonomik. Ihre Bedeutung innerhalb der Volkswirtschaftslehre nahm in den letzten 10 Jahren einen starken Aufschwung. Dies ist nicht nur auf die allgemeine Neugier der Wissenschaftler zurückzuführen, sondern auch auf die Vermutung, daß das Erklärungsvermögen des neoklassischen Paradigmas lang sam an seine Grenzen stoße. Dieses Buch entstand aus einer solchen Unzufriedenheit mit den traditio nellen Ansätzen heraus: Die Grundannahmen der Neoklassik, insbesondere die vollständiger Rationalität, sind in der Realität kaum erfüllt. Die evolutorische Ökonomik bietet dagegen plausiblere Erklärungsmuster an. Allerdings mangelt es ihr an einer eleganten, formalen Modellbildung, wie man sie von der Neoklas sik kennt, wo diese zu eindeutigen und deterministischen Aussagen führt. Die Absicht dieses Buches ist es, die Anforderungen an eine formale Modellierung in der evolutorischen Ökonomik herauszuarbeiten. Zur Illustration werden Si mulationen mit Hilfe von genetischen Algorithmen angeführt. Der Leser sollte diese eher als Vorschläge und nicht als endgültige Weisheiten verstehen. Die oftmals interdisziplinäre Arbeit an diesem Buch hat mir viel Spaß ge macht. Ein Grund dafür war sicherlich die offene Arbeitsatmosphäre am Institut für Finanzwissenschaft der Uni Münster, durch die das Thema erst ermöglicht wurde. Hierfür und für die mir zuteil gewordene Freiheit und Unterstützung habe ich Prof. Dr. Ingolf Metze zu danken. Ich danke auch den Mitarbeitern: Stefan Koch für den humorvollen Gedankenaustausch, Christian Krauth für die langen, inspirierenden Diskussionen, Eckhard Lübke für die vielen technischen Tips, Birgit Overwiening für die liberale Gesinnung am Institut sowie Doro thea Müller und Martina Schlick für die Ermutigung in der Endphase. Gudrun Lücke-Smabrekke und Gudrun Oertker erleichterten mir die Arbeit durch ihre Nachhilfe im Fach Verwaltungstechnik. Meine zahlreichen, dilettantischen Fragen zur biologischen Evolution wurden geduldig von Matthias Fosthövel beantwortet. Ferner ist den vielen guten Gei stern des Internet zu danken, die Informationen zur evolutorischen Ökonomik und den genetischen Algorithmen aus aller Welt zusammentragen. Die vielen Unstimmigkeiten des ersten Manuskripts konnten glücklicherweise noch durch die aufmerksamen Korrekturen von Karl-Heinz Heitkemper, Ursula und Jürgen Lanvers sowie Klaus Wuschke ausgemerzt werden. Für die verblei benden Fehler bin natürlich nur ich verantwortlich. Nicht zuletzt möchte ich meinen Eltern und allen, die mich platonisch un terstützt haben und hier nicht erwähnt wurden, danken. Münster, im März 1996 Rainer Olliges Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis ix Symbolverzeichnis x 1 Einführung 1 2 Innovations- und Diffusionsprozesse in der evolutorischen Öko- nomik 4 2.1 Das Paradigma der evolutorischen Ökonomik als Antithese zur neoklassischen Orthodoxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1.1 Historische Entwicklung der evolutorischen Ökonomik 4 2.1.2 Kritik der Neoklassik. . . . . . . . 14 2.2 Denkmuster der evolutorischen Ökonomik 23 2.3 Innovation in der Ökonomie . . 39 2.4 Diffusion............. 48 2.5 Wirtschaftspolitische Aussagen 56 3 Modellbildung in der evolutorischen Ökonomik 59 3.1 Methodologische Implikationen . 59 3.2 Realisierungen ................ . 64 3.2.1 Evolutorische Spieltheorie ...... . 65 3.2.2 Stochastische Differentialgleichungen . 72 3.2.3 Simulationsmodelle . . . . . . . . 80 3.3 Problematik von Analogien zur Biologie 84 4 Genetische Algorithmen 92 4.1 Naturanaloge Simulationsverfahren . 92 4.1.1 Simulated Annealing . 93 4.1.2 Künstliches Leben ..... . 95 4.1.3 Classifier Systeme ..... . 97 4.2 Grundkonzept der genetischen Algorithmen 99 4.2.1 Codierung. 100 4.2.2 Operatoren 103 4.3 Einige Variationen 115 4.3.1 Scaling .. 115 4.3.2 Sharing . . 118 4.3.3 Diploidität 122 4.4 Anwendungen und Kritik 124 4.4.1 Operations-Research. 125 4.4.2 Simulation 126 4.4.3 Kritik......... 129 viii 5 Simulation von Diffusionsprozessen 130 5.1 Statische Umwelt .................... . 130 5.1.1 Individuelle Lernprozesse im Angebotsmonopol 130 5.1.2 Diffusion in einem Oligopolmarkt . 137 5.2 Dynamische Umwelt .................. . 150 5.2.1 Frequenzabhängigkeiten ............ . 150 5.2.2 Interaktion von Anbieter- und Nachfragerpopulationen . 159 5.2.3 Neuerungen 171 5.3 Modellkritik . . . 179 6 Schlußbetrachtung 183 A Benutzung des Programms siga 186 A.1 Eingabedateien 187 A.2 Modul in. c .......... . . 191 B Daten- und Programmstruktur von siga 194 C Konfigurationen der Modelläufe 197 C.1 Individuelle Lernprozesse im Angebotsmonopol 197 C.2 Diffusion in einem Oligopolmarkt ....... . 200 C.3 Frequenzabhängigkeiten ............ . 204 C.4 Interaktion von Anbieter- und Nachfragerpopulationen . 206 C.5 Neuerungen ........................ . 210 Literatur 216 Abbild ungsverzeichnis 231 Tabellenverzeichnis 235 Abkürzungsverzeichnis ANSI American National Standards Institute BSD Berkeley Software Distribution bzgl. bezüglich bzw. beziehungsweise d.h. das heißt DNA Desoxyri bonukleinsäure DYNAMO dynamic models et al. und andere F&E Forschung und Entwicklung FORTRAN formula translator i.a. im allgemeinen i.d.R. in der Regel LISP list processing language MIMOSE micro and multilevel modeling and simulation software development MS-DOS Microsoft - disk operating system RNA Ribonukleinsäure sog. sogenannt u.a. unter anderem usw. und so weiter z.B. zum Beispiel MS-DOS ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma Microsoft OS/2 ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma IBM UNIX ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma AT&T Company Symbolv erzeichnis a Element der Auszahlungsmatrix A Auszahlungsmatrix c Kosten, Konstante d Abstand 8 Definitionslänge eines Schemas e Energie ei i-ter Einheitsvektor f Fitness-Wert, Fitness-Funktion 9 Funktion 'Y Sharing-Exponent H Schema i, j, k Laufindizes Chromosomenlänge m Anzahl der Schemata M, MALTHussche Replikatordynamik n Anzahl der Individuen, Anzahl der Verhaltensweisen o Ordnung eines Schemas o Ordnung einer Funktion p Wahrscheinlichkeit s Anteil an einer Population, Transformation der Fitness t Zeit T Temperatur v Intensitätsparameter <Pi verzerrender Faktor beim Sharing x Anzahl der Populationselemente, Qualitätsmaß y Kapitalstock z Zustand (einer Flüssigkeit), Zeichenkette
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