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Multi-fidelity Modeling and Optimization of Biogas Plants
Get PDFAn essential task for operation and planning of biogas plants is the optimization of substrate feed mixtures. Optimizing the monetary gain requires the determination of the exact amounts of maize, manure, grass silage, and other substrates. Accurate simulation models are mandatory for this optimization, because the underlying chemical processes are very slow. The simulation models themselves may be time-consuming to evaluate, hence we show how to use surrogate-model-based approaches to optimize biogas plants efficiently. In detail, a Kriging surrogate is employed. To improve model quality of this surrogate, we integrate cheaply available data into the optimization process. Doing so, Multi-fidelity modeling methods like Co-Kriging are employed. Furthermore, a two-layered modeling approach is employed to avoid deterioration of model quality due to discontinuities in the search space. At the same time, the cheaply available data is shown to be very useful for initialization of the employed optimization algorithms. Overall, we show how biogas plants can be efficiently modeled using data-driven methods, avoiding discontinuities as well as including cheaply available data. The application of the derived surrogate models to an optimization process is shown to be very difficult, yet successful for a lower problem dimension
Fair Value Bewertung von zedierten Reserven
Get PDFFür Schadenreserven existieren keine hinreichend fungiblen Märkte und somit auch keine Marktpreise im klassischen Sinn. Für eine Fair Value Bewertung bedarf es also eines geeigneten Modellansatzes. In der Schadenversicherung wird üblicher- weise der Transaktionswert modelliert, wobei hier die korrekte Modellierung der Kapitalkosten einer der zentralen Punkte ist. Der Fair Value der zedierten Reserven kann als Differenz zwischen dem Fair Value der Bruttoreserven und dem Fair Value der Nettoreserven angesetzt werden. Dieser Ansatz berücksichtigt allerdings nicht das Bonitätsrisiko des Rückversicherers. Eine adäquate Anpassung des Bewertungsmodells ist demnach erforderlich.Due to non-existing deep and liquid markets for claims reserves, there does not exist a market price in the classical sense. With respect to a fair value valuation, a mark-to-model approach has to be applied. In nonlife insurance, traditionally the transaction value is modeled. Here the correct approach for the capital costs is one of the most significant aspects. The fair value of ceded reserves could be defined as the difference between the fair value of gross reserves and the fair value of net reserves, but this approach does not consider the reinsurers default risk. Therefore, the model approach needs to consider the default risk as well
SOMA - Systematic Optimization of Models in Automation and IT (final report)
Get PDFDas im Rahmen der Förderlinie IngenieurNachwuchs geförderte Forschungsvorhaben Systematische Optimierung von Modellen für Informations- und Automatisierungs-technik (kurz: SOMA) startete im August 2009. Eine wesentliche Zielsetzung war die Entwicklung und Optimierung von Modellen zur Prognose von Zielgrößen. Ein wichtiges Merkmal ist dabei die effiziente Optimierung dieser Modelle, welche es ermöglichen soll, mit einer streng limitierten Anzahl an Auswertungen gute Parametereinstellungen zu bestimmen. Mithilfe dieser genaueren Parametrierungen der unterliegenden Modelle können unter Einbeziehung neuer merkmalserzeugender Verfahren insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen verbesserte Lösungen erzielt werden. Als direkter Gewinn derartiger Verbesserungen konnte für KMUs ein geeignetes Framework für Modellierungs- und Prognoseaufgaben be- reitgestellt werden, sodass mit geringem technischem und personellen Aufwand performante und nahezu optimale Lösungen erzielt werden können. Dieser Schluss-bericht beschreibt die im Projekt durchgeführten Maßnahmen und Ergebnisse
Online Adaptable Learning Rates for the Game Connect-4
Get PDFDas Erlernen von Brettspielen durch Spiele eines Computers gegen sich selbst hat eine lange Tradition in der Künstlichen Intelligenz. Basierend auf Tesauro's herausragendem Erfolg mit TD-Gammon in 1994, nutzen viele erfolgreiche selbstlernende Computerprogramme für Brettspiele heute Temporal Difference Learning (TDL). Um jedoch erfolgreich zu sein, muss man die betrachteten Merkmale sorgfältig auswählen und oft viele Millionen Trainingsspiele absolvieren. In dieser Arbeit untersuchen wir Varianten zu TDL, insbesondere Incremental Delta Bar Delta (IDBD) und Temporal Coherence Learning (TCL), ob sie das Potential besitzen, wesentlich schneller zu lernen. Wir schlagen eine neue TCL-Variante mit geometrischer Schrittweite vor und vergleichen diese mit verschiedenen anderen Schrittweiten-Adaptionsverfahren aus dem Stand der Technik. Wir zeigen am Beispiel des Brettspiels "Vier Gewinnt" (Connect-4), dass Algorithmen mit geometrischer Schrittweite deutlich (um den Faktor 4) schneller lernen als Standard-TDL-Verfahren.Learning board games by self-play has a long tradition in computational intelligence for games. Based on Tesauro’s seminal success with TD-Gammon in 1994, many successful agents use temporal difference learning today. But in order to be successful with temporal difference learning on game tasks, often a careful selection of features and a large number of training games is necessary. Even for board games of moderate complexity like Connect-4, we found in previous work that a very rich initial feature set and several millions of game plays are required. In this work we investigate different approaches of online-adaptable learning rates like Incremental Delta Bar Delta (IDBD) or Temporal Coherence Learning (TCL) whether they have the potential to speed up learning for such a complex task. We propose a new variant of TCL with geometric step size changes. We compare those algorithms with several other state-of-the-art learning rate adaptation algorithms and perform a case study on the sensitivity with respect to their meta parameters. We show that in this set of learning algorithms those with geometric step size changes outperform those other algorithms with constant step size changes. Algorithms with nonlinear output functions are slightly better than linear ones. Algorithms with geometric step size changes learn faster by a factor of 4 as compared to previously published results on the task Connect-4
Wozu noch Papier? Einstellungen von Studierenden zu E-Books
Get PDFAm speziellen Fall der Studierenden des Instituts für Versicherungswesen an der Fachhochschule Köln wurde untersucht, wie das Medium E-Book eingeschätzt wird. Die empirische Untersuchung sollte im Wesentlichen die folgende Fragestellung beantworten: Welche Merkmale von E-Book und gedrucktem Buch bestimmen die Ein- stellung der Studierenden zu ihnen? Dabei griff das Projektteam zunächst auf die von K. Messner u.a. vorgeschlagene Skala zur Einstellung gegenüber E-Books zurück (Book Lovers, Technophiles, Printers, and Pragmatists: The Social and Demographic Structure of User Attitudes Toware e-Books, in: College and research libraries, 2012, Nr. 5, Jg. 73, S. 420 ff.). Für die Erhebung wählte das Projektteam die Methode einer Online-Befragung, die sich an aktuell Studierende und ehemalige Studierende des Instituts richtete. Die Befragung folgt einem standardisierten Ansatz und konnte auf 189 verwertbare Fragebögen zurückgreifen. Untersucht wurde der Einfluss folgender Faktoren: Alter, Geschlecht, Vorerfahrung mit digitalen Texten, Internetaffinität und grund-legende Einstellung zur Digitalisierung der Lebensbereiche. Mehrere Regressions- und Pfadanalyse-Ansätze ergaben: Die beiden stärksten Einflussfaktoren waren Vorerfahrung mit digitalen Texten und Internetaffinität; von Geschlecht ging nur eine indirekte Wirkung über Internetaffinität aus. Alter spielte keine Rolle, und auch für die grundlegende Einstellung zur Digitalisierung der Lebensbereiche konnte kein Zusammenhang zur Präferenz von E-Books aufgewiesen werden.A special study conducted by students of the Institute of Insurance at the Cologne University of Applied Sciences has examined how the medium of e-books is evaluated. The empirical study essentially aims to answer the following question: Which characteristics of e-books and printed books determine the attitude of students towards them? The project team initially resorted to a scale of attitudes to e-books proposed by K. Messner et al, (Booklovers, Technophiles, Printers, and Pragmatists: The Social and Demographic Structure of User Attitudes Towards e-books, in College and research libraries, 2012, No. 5, Vol 73, pp. 420 ff.) The project team chose the method of an online survey, which was open to current students and alumni of the Institute. The survey followed a standardised approach and was able to draw on 189 usable questionnaires. Influences of the following factors were investigated: age, gender, prior experience with digital texts, Internet affinity and basic attitudes for the digitization of certain aspects of life. Multiple regression and path analysis approaches were as follows: The two most influential factors were previous experience with digital texts and internet affinity; gender had only an indirect effect on the preference for e-books, namely via internet affinity. Age was unimportant, and no connection could be demonstrated between basic attitudes for how digitized life aspects are with a preference for e-books
Vereinfachter Nat Cat Modellierungsansatz zur Rückversicherungsoptimierung
Get PDFFür eine angemessene Modellierung von Nat Cat Risiken (beispielsweise im Zusammenhang mit einer Rückversicherungsoptimierung) verwendet man üblicherweise Event Loss Tabellen, die von professionellen externen Anbietern mit regelmäßigen Aktualisierungen zur Verfügung gestellt werden. Diese Modelle sind i. d. R. sehr kostspielig, so dass sie oft nur von Rückversicherern oder Rückversicherungsmaklern für die Anwendung auf die eigenen Kundenportfolios lizenziert werden. Alternativ dazu kann mit öffentlich verfügbaren Informationen eine (wenn auch im Vergleich zu professionellen externen Modellen) vereinfachte Nat Cat Modellierung durchgeführt werden, die Erkenntnisse für eine Rückversicherungsoptimierung ermöglicht.In order to model Nat Cat risks suitably (for example with respect to reinsurance optimization), event loss tables provided and regularly updated by external modelling companies are usually applied. Those models are normally quite expensive such that they are often only licensed by reinsurers or reinsurance brokers for application to their own client portfolios. Alternatively, a simplified Nat Cat modelling approach (in contrast to professional external loss event tables) can be achieved on the base of publicly available information that enables an analysis with respect to reinsurance optimization
Zahlungsströme mit zinsunabhängigem Barwert
Get PDFEine wichtige Fragestellung in den Wirtschaftswissenschaften ist die Bewertung von Zahlungsströmen mit dem Barwert. Dabei liegt jeder Barwertberechnung ein geeignetes Zinsmodell zugrunde. Bei einem speziellen Zinsmodell – der relativ gemischten Verzinsung – lassen sich einfache nichttriviale Beispiele/Zahlungsströme konstruieren, bei denen der Barwert bei jedem Zinssatz null ist. In der vorliegenden Arbeit wird die Frage untersucht, ob es bei anderen Zinsmodellen ebenfalls solche Zahlungsströme gibt. Im Hauptsatz kann die Beantwortung dieser Frage mit Mitteln der Analysis auf die Existenz von Lösungen eines homogenen linearen Gleichungssystems zurückgeführt werden.An important question in economics and business is to evaluate cash flows by the present value. Each calculation of a present value is based on a suitable interest model. In case of one special interest model, one can construct a simple nontrivial example/cash flow, where the present value is zero for each interest rate. In this paper we will pursue the question, whether there are such examples/cash flows for other interest models. In the main theorem the answer to this question can be ascribed to the existence of a solution of homogeneous linear simultaneous equations with calculus methods
Modell und Wirklichkeit. Proceedings zum 5. FaRis & DAV Symposium am 6. Dezember 2013 in Köln
Get PDFDas 5. FaRis & DAV Symposium stand unter dem Leitthema „Modell und Wirklich-keit“. Modelle sind zweckorientierte Verdichtungen der Wirklichkeit. Aktuare können nicht die Zukunft vorausberechnen, sie versuchen aber mit Hilfe von Modellen abzuschätzen, was alles in der Zukunft passieren kann. Sie sind darin scheinbar sehr erfolgreich, denn die Versicherungsgesellschaften haben bisher „den Stürmen der Zeit“ erfolgreich widerstanden und haben den Menschen Ver- sicherungsschutz gewährt. Schaut man allerdings auf die Finanzmärkte – sie sind Teil der ökonomischen Wirklichkeit – so lehrt die jüngere Vergangenheit, dass die Realität sich nicht an die Modelle gehalten hat. Da die Finanzmärkte die Versicherungswirtschaft immer stärker durchdringen, können künftig unvollstän- dige oder falsche Modelle die Stabilität der Versicherungswirtschaft gefährden. Modelle prägen jedoch auch die Wahrnehmung der Wirklichkeit und beeinflussen daher die Wirklichkeit. So hat die Modellwelt des Solvency II-Systems massiven Einfluss auf das Produktangebot der Versicherungsunter-nehmen, nicht immer zum Vorteil der Versicherungsnehmer. Das Symposium sollte kritisch hinterfragen, (1) inwieweit unsere aktuariellen „Modellwelten“ noch ihren Zweck erfüllen, (2) wo die grundsätzlichen Grenzen der Modellbildung liegen, (3) in welche Richtung wir unsere Modelle überdenken müssen und (4) welche alternativen Ansätze zur Verfügung stehen.The 5th FaRis & DAV symposium took place under the heading “Model and Reality”. A model is a condensed mapping of the reality and it is designed to meet a dedicated purpose. Actuaries cannot predict the future, however they use mathematical models to estimate what might happen in future. Apparently they are quite successful in what they do, since the insurers have so far resisted „the storms of time” and have offered stable insurance protection. However, when looking at the capital markets (they are part of our economic reality) we recognize that reality does not obediently follow our models. Since the capital markets more and more influence the insurance market, in future wrong or incomplete capital market models may endanger the stability of the insurance industry. Furthermore, models shape and influence our view on the reality and thus models influence reality. E.g. the Solvency II model has massively influenced the design of insurance products - not always to the benefit of police holders. The symposium gave the opportunity to discuss (1) whether our current actuarial models still serve their purposes, (2) the principal limitations of actuarial models, (3) in which direction the models have to be reconsidered and finally (4) which alternative methods are available
Coping with Disasters and Climate Extremes - Challenges & Cooperation Potential. Research Contributions to the 2013 DAAD Alumni Summer School
Get PDFHerausforderungen und Kooperationsmöglichkeiten in den Themenbereichen Klimawandel, Risikomanagement und Bevölkerungsschutz sowie Ressourcenmanagement zu bestimmen, war das Ziel der DAAD Alumni Sommerschule 2013 mit dem Titel "Coping with Disasters and Climate Extremes". Die erste Ausgabe von "Integrative Risk and Security Research" präsentiert dem Leser in dem Rahmen dieser Sommerschule entwickelte Perspektiven zu oben gennannten Themen.In facing recent natural and man-made disasters Disaster Risk Reduction (DRR) and Climate Change Adaption (CCA) calls for integrative thinking and learning across cultures, disciplines and institutions. In times of increasing complexity, insecurity and uncertainty thinking outside the box becomes essential. This first volume of “Integrative Risk and Security Research” presents related research contributions developed in the context of the 2013 DAAD Alumni Summer School "Coping with Disasters and Climate Extremes - Challenges & Cooperation Potential". It invites the reader to look beyond common perspectives of DRR and CCA and relates climate change and natural disasters with interdisciplinary and bottom-up policy making
Proceedings zum 6. Diskussionsforum Versicherungsrecht am 25. September 2012 an der FH Köln
Get PDFDie Diskussionsforen der Forschungsstelle Versicherungsrecht behandeln zweimal pro Jahr aktuelle Fragestellungen und neuere Rechtsprechung zum Thema Versicherungsrecht. Die Veranstaltung wendet sich an Versicherungsjuristen, mit Versicherungsrecht befasste Rechtsanwälte und an Betriebswirte, die sich in ihrer beruflichen Praxis mit rechtlichen Fragestellungen beschäftigen müssen. Die Ergebnisse des 6. Diskussionsforums vom 25. September 2012 an der FH Köln sind in diesem Tagungsbericht zusammengefasst.The discussion panels of the research group “Insurance Law” treat actual topics and new legislation concerning insurance law twice per year. The discussion panels focus on insurance law jurists, lawyers dealing with insurance law and business economists interested in legal topics. The results of the discussion panel from the 25th September 2012 at the University of Applied Science in Cologne are summarized in these proceedings