Mehrstufen-Modellierung von Marktstörungen
Multi-Stage Modelling of Market Disruptions
Wissenschaftsdisziplinen
Gesundheitswissenschaften (10%); Mathematik (90%)
Keywords
-
Multi-Stage Optimal Control,
Stochastic Multi-Stage Models,
Illicit Drugs,
Age-Specific Initiation,
Market Disruption,
Pontryaagin´s maximum principle
In vielen Entscheidungsproblemen der Ökonomie und des Operations Research wird unterstellt, dass sich die zugrunde liegenden Systeme (Märkte) stetig entwickeln. In der Realität kommt es jedoch, zum Beispiel durch jähe politische oder institutionelle Änderungen, häufig zu abrupten Brüchen in der Systemstruktur. Hier sind EntscheidungsträgerInnen gefordert, eine neue, optimale Strategie zu finden. Mehrstufige Modelle (MSM, Multi- Stage Models) der optimalen Kontrolltheorie tragen diesen plötzlichen Änderungen Rechnung und bieten eine nützliche Entscheidungshilfe. Das Ziel des vorliegenden Projektantrags besteht zunächst in der Weiterentwicklung der MSM Methodologie. Dabei beabsichtigen wir, diese Methoden u.a. zur Beantwortung folgender wichtiger Fragen der Kontrolle des illegalen Drogenkonsums zu verwenden: (1) Wie soll die Drogenpolitik auf Strukturbrüche ungewisser Länge reagieren, wie z.B. bei den rezenten Angebots- und Preisschocks am Australischen Heroinmarkt? (2) Viele Länder haben mit mehr als nur einer illegalen Substanz zu kämpfen. Wie wirken sich Preisschocks aus, die nur eine dieser Drogen betreffen? (3) Inwieweit können plötzliche Verhaltensänderungen am Drogenmarkt für effiziente Kontrollmaßnahmen bei altersspezifischer Initiation nutzbar gemacht werden? Diese drei Fragestellungen werden mittels optimaler Kontrolltheorie analysiert. Da diese Modelle in ihrer Komplexität limitiert sind, werden wir zusätzlich ein empirisch validiertes system dynamics Modell entwickeln, das den Drogenkonsum in Europa beschreiben soll. Dieses komplexere Modell ermöglicht es uns, die Resultate der optimalen Kontrollmodelle zu testen und mathematisch zu untermauern. Als Resultate erwarten wir, neben Antworten zu den angeführten, praktischen Fragestellungen, methodologische Fortschritte im Bereich der Multi-Stage Modellierung. Drogenepidemien sind, aufgrund der sozialen Interaktion bei der Initiation, inhärent nichtlineare Probleme, die zu mehrfachen Gleichgewichten, Pfadabhängigkeit und sensitiver Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen führen. In Verbindung mit MSM Methoden lassen diese Eigenschaften interessante Einsichten über den Einfluss exogener Störungen von Bedingungen bzw. Zielvorstellungen auf optimale Drogenpolitiken erwarten. Darüber hinaus ist an diverse Erweiterungen der MSM Methodologie gedacht, die Anwendungen auf eine Reihe von ökonomischen Problemen ermöglichen.
In vielen Entscheidungsproblemen der Ökonomie und des Operations Research wird unterstellt, dass sich die zugrunde liegenden Systeme (Märkte) stetig entwickeln. In der Realität kommt es jedoch, zum Beispiel durch jähe politische oder institutionelle Änderungen, häufig zu abrupten Brüchen in der Systemstruktur. Hier sind EntscheidungsträgerInnen gefordert, eine neue, optimale Strategie zu finden. Mehrstufige Modelle (MSM, Multi-Stage Models) der optimalen Kontrolltheorie tragen diesen plötzlichen Änderungen Rechnung und bieten eine nützliche Entscheidungshilfe. Das Ziel des vorliegenden Projekts bestand zunächst in der Weiterentwicklung der MSM Methodologie. Dabei verwendeten wir diese Methoden u.a. zur Beantwortung wichtiger Fragen in den verschiedensten Anwendungsgebieten. Ein wichtiges Thema des Projektes befasste sich mit Drogenkonsum. Wir betrachteten die Auswirkungen verschiedenster exogener Schocks, wie etwa Marktstörungen, und sahen, dass solche mitunter irreversible sowohl positive, wie auch negative Folgen haben können. Wir sahen, dass Heterogenitäten unter Drogenkonsumenten den Erfolg einer plötzlichen Änderung der Drogenpolitik substantiell beeinflussen können und untersuchten die Auswirkungen, die durch die Antizipation eines Schockes entstehen können.In Zusammenhang mit tagesaktuellem Geschehen betrachteten wir welche Auswirkungen eine Marktstörung von Kapitalmärkten im Rahmen einer Rezession von ungewisser Länge auf Produzenten von Gütern, deren Attraktivität mit dem Preis steigt, haben kann. Wir erlangten wichtige Einsichten hinsichtlich der optimalen Preissetzung sowie der Handhabung von Cashreserven.Als Resultate erhielten wir, neben Antworten zu diversen praktischen Fragestellungen, methodologische Fortschritte im Bereich der Multi-Stage Modellierung. Wir betrachteten inhärent nichtlineare Probleme, die zu mehrfachen Gleichgewichten, Pfadabhängigkeit und sensitiver Abhängigkeit von den Anfangsbedingungen führten. Wir fanden, unter anderem, dass so-genannte Skiba-Punkte, das sind Punkte an denen der Entscheidungsträger indifferent zwischen zwei unterschiedlichen langfristigen Lösungen ist, kritisch vom Umschaltzeitpunkt zwischen den Stages abhängen, dass Indifferenz durch die Einführung und Erhöhung von Umschaltkosten entstehen (und verschwinden) kann, sowie dass die Betrachtung mehrerer Stages dazu führen kann, dass zusätzliche Kandidaten für die optimale Lösung in Frage kommen.
- Technische Universität Wien - 100%
- Jerzy Filar, University of Flinders - Australien
- Herbert Dawid, Universität Bielefeld - Deutschland
- Peter M. Kort, Tilburg University - Niederlande
- Jonathan P. Caulkins, Carnegie Mellon University - Vereinigte Staaten von Amerika
Research Output
- 123 Zitationen
- 14 Publikationen
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2015
Titel Skiba points in free end-time problems DOI 10.1016/j.jedc.2014.11.003 Typ Journal Article Autor Caulkins J Journal Journal of Economic Dynamics and Control Seiten 404-419 -
2015
Titel Capital stock management during a recession that freezes credit markets DOI 10.1016/j.jebo.2015.02.023 Typ Journal Article Autor Caulkins J Journal Journal of Economic Behavior & Organization Seiten 1-14 -
2011
Titel Numerical solution of a conspicuous consumption model with constant control delay DOI 10.1016/j.automatica.2011.06.004 Typ Journal Article Autor Huschto T Journal Automatica Seiten 1868-1877 Link Publikation -
2011
Titel Optimal pricing of a conspicuous product during a recession that freezes capital markets DOI 10.1016/j.jedc.2010.09.001 Typ Journal Article Autor Caulkins J Journal Journal of Economic Dynamics and Control Seiten 163-174 Link Publikation -
2013
Titel History-dependence in production-pollution-trade-off models: a multi-stage approach DOI 10.1007/s10479-013-1349-9 Typ Journal Article Autor Moser E Journal Annals of Operations Research Seiten 457-481 -
2013
Titel Long term implications of drug policy shifts: Anticipating and non-anticipating consumers DOI 10.1016/j.arcontrol.2013.03.005 Typ Journal Article Autor Caulkins J Journal Annual Reviews in Control Seiten 105-115 -
2010
Titel Applying the Leitmann–Stalford sufficient conditions to maximization control problems with non-concave Hamiltonian DOI 10.1016/j.amc.2010.03.070 Typ Journal Article Autor Feichtinger G Journal Applied Mathematics and Computation Seiten 1017-1022 -
2013
Titel When to make proprietary software open source DOI 10.1016/j.jedc.2013.02.009 Typ Journal Article Autor Caulkins J Journal Journal of Economic Dynamics and Control Seiten 1182-1194 -
2013
Titel Leading bureaucracies to the tipping point: An alternative model of multiple stable equilibrium levels of corruption DOI 10.1016/j.ejor.2012.10.026 Typ Journal Article Autor Caulkins J Journal European Journal of Operational Research Seiten 541-546 Link Publikation -
2013
Titel A Dynamic Analysis of Schelling’s Binary Corruption Model: A Competitive Equilibrium Approach DOI 10.1007/s10957-013-0420-7 Typ Journal Article Autor Caulkins J Journal Journal of Optimization Theory and Applications Seiten 608-625 -
2012
Titel Optimal Controls in Models of Economic Growth and the Environment DOI 10.1007/978-3-642-29843-1_15 Typ Book Chapter Autor Moser E Verlag Springer Nature Seiten 139-146 -
2012
Titel Periodic Updates Relying on Open Source Software: An Impulse Approach* *This research was supported by the Austrian Science Fund (FWF) under Grant P21410-G16. DOI 10.3182/20120913-4-it-4027.00020 Typ Journal Article Autor Seidl A Journal IFAC Proceedings Volumes Seiten 7-11 -
2012
Titel Optimizing Counter-terroristic Operations in an Asymmetric Lanchester Model DOI 10.3182/20120913-4-it-4027.00056 Typ Journal Article Autor Feichtinger G Journal IFAC Proceedings Volumes Seiten 27-32 Link Publikation -
2011
Titel Multistability in Optimal Control Problems. Typ Journal Article Autor Bultmann R Journal Technical Report, ORCOS, TU Wien