Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut KI-gestützte Konjunkturprognosen mit GENEFER Adaptive Fuzzy.

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1 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut KI-gestützte Konjunkturprognosen mit GENEFER Adaptive Fuzzy Systeme und Handelsblatt-Frühindikator im Vergleich

2 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 2 Gliederung Motivation Welche Erwartungsbildungs- hypothese ist in GENEFER abgebildet? Was ist GENEFER? Wie funktioniert GENEFER?

3 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 3 Motivation Dominanz von Erwartungen auf die Marktergebnisse (Bsp. Finanzmärkte) unzureichende Modellierungsalternativen teilweise schwache empirische Bestätigung ökonomischer Theorien Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

4 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 4 Gängige Erwartungsbildungs- hypothesen statische Erwartungen extrapolative Erwartungen adaptive Erwartungen regressive Erwartungen Neuronale Netze... rationale Erwartungen Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

5 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 5 Einordnung Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

6 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 6 Anforderungen an eine realitätsnähere Formulierung Explizite Wissensrepräsentation (Interpretierbarkeit) Berücksichtigung von Unsicherheit (bounded rationality) Erfahrungsabhängigkeit (Lernen) adaptive Fuzzyregel-basierte Erwartungen Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

7 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 7 Was sind adaptive Fuzzyregel- basierte Erwartungen? Warum regelbasiert? Menschen suchen nach Regelmäßigkeiten in komplexen Situationen, mentale Modelle Warum fuzzy? Unsicherheit über die genaue Funktionsweise des Marktes und der Interpretation von Daten Warum adaptiv? Menschen lernen aus Erfahrungen und verwerfen Regeln, formulieren neue, modifizieren bestehende, etc. -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

8 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 8 Wenn der Auftragseingang im Bau hoch ist UND die Zinsstrukturkurve steil ansteigt DANN wird sich die Konjunktur im nächsten Quartal nur wenig verbessern. Beispiel Wenn der Auftragseingang im Bau hoch ist UND die Zinsstrukturkurve steil ansteigt DANN wird sich die Konjunktur im nächsten Quartal nur wenig verbessern. -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

9 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 9 klein hoch Was sind Fuzzy Mengen? AE Bau µ 1,0 mittel 0,8 0,3 0,8% 0,4%0,9% -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

10 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 10 Fuzzy Regelbasis IF... AND...THEN... Output IF... AND...THEN... -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

11 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 11 Fuzzy Inferenz 1.Aktivierungsgrad aller Regeln bestimmen 2.Erzeugen der Fuzzy-Inferenzergebnismenge (grau schraffierte Fläche) 3.Defuzzifizierung (Bsp.: Flächenschwerpunkt) -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

12 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 12 Fuzzy Inferenzprozess im Überblick numerische Input- und Outputdaten Fuzzifizierung Inferenz (Fuzzy Regelbasis) Defuzzifizierung numerischer Fuzzy Regel- basis-Output

13 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 13 Automatische Regelgenerierung Bsp.: evolutionäres Verfahren -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

14 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 14 Lernen (1)Anpassen der Zentren und Weiten w1w1 IFANDTHEN w2w2 IFANDTHEN w3w3 IFANDTHEN w4w4 IFANDTHEN w5w5 IFANDTHEN w6w6 IFANDTHEN w7w7 IFANDTHEN (1) (2) (3) (2)Gewichtung der Regeln durch reinforcement und Vergessen (3)Erzeugen neuer Regeln -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

15 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 15 KI-Techniken als Lernmethoden Neuronale Netze (EBP) Genetische Algorithmen -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

16 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 16 GENEFER Universelles Werkzeug für Design, Handling und Analyse von Fuzzyregel- basen Erwartungs-Generator für ökonomische Simulationen via COM-Interface Prognosewerkzeug -Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

17 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 17 Interdisziplinarität -Motivation Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

18 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 18 Entwurf einer FRB in GENEFER (1)Input Identifizierung (2)Fuzzifizierung (3)Regelbasis-Entwurf -Generierung -Simplifizierung (4)Fuzzy Regelbasis-Tuning -Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

19 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 19 Webseite www..de -Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? Was ist GENEFER? -Wie funktioniert GENEFER?

20 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 20 Demo Fokus: look and feel Prognosebeispiel: Handelsblatt Frühindikator Beispiel 1 Offline-Prognose mit HBI- Inputs Beispiel 2 Input-Identifizierung: FC/FS -Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? Wie funktioniert GENEFER?

21 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 21 Daten Output: BIP Jahrswachstumsrate (Quartale) Inputs (monatlich): Auftragseingang im Verarbeitenden Gewerbe Auftrageeingang im Bauhauptgewerbe Einzelhandelsumsätze ifo-Geschäftsklima für das Verarbeitende Gewerbe Zinstruktur (iL – Fibor) Zeitraum Jan. 1980 bis Okt. 2001 (265 Monate) BIP-Wachstum bis Q3 2001 Prognose mit dreimonatigem Vorlauf -Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? Wie funktioniert GENEFER?

22 Universität Münster, Institut für industriewirtschaftliche Forschung Stefan Kooths Eric Ringhut 22 Prognosevorlauf -Motivation -Welche Erwartungs- bildungshypothese ist in GENEFER abgebildet? -Was ist GENEFER? Wie funktioniert GENEFER?

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