Bell’S Inequality Violation

Die Bose-Einstein-Kondensation ist ein physikalisches Phänomen, das auftritt, wenn Bosonen, eine Art von Teilchen, bei extrem niedrigen Temperaturen in denselben quantenmechanischen Zustand übergehen. Dies führt dazu, dass eine große Anzahl von Teilchen in einem einzigen, niedrigsten Energiezustand „kondensiert“. Die Theorie wurde von den Physikern Satyendra Nath Bose und Albert Einstein in den 1920er Jahren formuliert und ist besonders relevant für die Beschreibung von kollapsierenden Bose-Gasen.

Ein charakteristisches Merkmal der Bose-Einstein-Kondensation ist, dass die Teilchen nicht mehr unabhängig agieren, sondern sich kollektiv verhalten. Dies ermöglicht neue physikalische Eigenschaften, wie z.B. supraleitende und superfluidische Zustände. Die mathematische Beschreibung dieser Phänomene erfolgt häufig über die Bose-Einstein-Statistik, die die Verteilung von Teilchen in verschiedenen Energiezuständen beschreibt.

Loss Aversion bezeichnet ein psychologisches Phänomen, bei dem Menschen Verluste stärker empfinden als Gewinne gleicher Höhe. Studien haben gezeigt, dass der Schmerz über einen Verlust oft doppelt so stark ist wie die Freude über einen gleichwertigen Gewinn. Diese Tendenz beeinflusst Entscheidungsprozesse in vielen Bereichen, von Finanzinvestitionen bis hin zu alltäglichen Kaufentscheidungen. Menschen neigen dazu, riskantere Entscheidungen zu vermeiden, um Verluste zu verhindern, selbst wenn dies bedeutet, potenzielle Gewinne aufzugeben. Dies führt häufig zu einer Ineffizienz in Märkten und kann dazu führen, dass Investoren an verlustbringenden Anlagen festhalten, anstatt ihre Strategien zu optimieren.

Das Fama-French-Modell ist ein weit verbreitetes Asset-Pricing-Modell, das 1993 von den Finanzökonomen Eugene Fama und Kenneth French entwickelt wurde. Es erweitert das traditionelle Capital Asset Pricing Model (CAPM), indem es neben dem Marktrisiko auch zwei weitere Faktoren berücksichtigt: die Größe (Size) und die Wachstumsrate (Value) von Unternehmen.

Das Modell postuliert, dass Aktien von kleinen Unternehmen (Small Caps) tendenziell höhere Renditen erzielen als Aktien von großen Unternehmen (Large Caps), und dass Aktien mit niedrigem Kurs-Gewinn-Verhältnis (Value Stocks) bessere Renditen liefern als solche mit hohem Kurs-Gewinn-Verhältnis (Growth Stocks). Mathematisch lässt sich das Fama-French-Modell wie folgt darstellen:

Hierbei steht $R_i$ für die erwartete Rendite eines Wertpapiers, $R_f$ für den risikofreien Zinssatz, $R_m$ für die Marktrendite, $SMB$ (Small Minus Big) für die Renditedifferenz zwischen kleinen und großen Unternehmen und $HML$ (High Minus Low) für die Renditedifferenz zwischen wertvollen und

Physics-Informed Neural Networks (PINNs) sind eine innovative Methode zur Lösung von Differentialgleichungen, die in vielen physikalischen und ingenieurtechnischen Anwendungen vorkommen. Sie kombinieren die Leistungsfähigkeit neuronaler Netzwerke mit physikalischen Gesetzen, indem sie die zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien in den Lernprozess integrieren. Dies geschieht, indem man die Verlustfunktion des Netzwerks um einen zusätzlichen Term erweitert, der die Residuen der Differentialgleichungen misst, was bedeutet, dass das Netzwerk nicht nur die Daten lernt, sondern auch die physikalischen Gesetze berücksichtigt.

Mathematisch formuliert wird dabei häufig eine Verlustfunktion wie folgt definiert:

Hierbei steht $L_{\text{data}}$ für die Verlustfunktion, die auf den Trainingsdaten basiert, während $L_{\text{physics}}$ die Abweichung von den physikalischen Gleichungen misst. Der Parameter $\lambda$ gewichtet die Bedeutung der physikalischen Informationen im Vergleich zu den Daten. Durch diese Herangehensweise erhalten PINNs eine verbesserte Generalisierungsfähigkeit und können auch in Bereichen eingesetzt werden, in denen nur begrenzte Daten vorhanden sind.

Der Algorithmus Prim's Minimum Spanning Tree (MST) ist ein effizienter Verfahren zur Bestimmung eines minimalen Spannbaums in einem gewichteten, zusammenhängenden Graphen. Ein minimaler Spannbaum ist ein Teilgraph, der alle Knoten des ursprünglichen Graphen verbindet, ohne Zyklen zu bilden, und dabei die Summe der Kantengewichte minimiert. Der Algorithmus beginnt mit einem beliebigen Startknoten und fügt iterativ die Kante mit dem kleinsten Gewicht hinzu, die einen neuen Knoten verbindet. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle Knoten im Spannbaum enthalten sind. Prim's Algorithmus hat eine Zeitkomplexität von $O(E \log V)$, wobei $E$ die Anzahl der Kanten und $V$ die Anzahl der Knoten im Graphen ist.

H-Infinity Robust Control ist ein Ansatz zur Regelungstechnik, der sich auf die Entwicklung von Regelungssystemen konzentriert, die gegenüber Unsicherheiten und Störungen in dynamischen Systemen robust sind. Der Hauptfokus liegt auf der Minimierung des maximalen Einflusses der Störungen auf das System, was mathematisch durch die Minimierung einer speziellen Norm, der $H_\infty$-Norm, erreicht wird. Dies bedeutet, dass der Regler so gestaltet wird, dass er die worst-case Auswirkungen von Unsicherheiten, wie Modellfehler oder äußere Störungen, berücksichtigt.

Ein typisches Ziel im H-Infinity Ansatz ist es, eine Übertragungsfunktion $T(s)$ zu finden, die die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangssignalen des Systems beschreibt und gleichzeitig die Bedingung erfüllt:

wobei $\gamma$ eine vorgegebene Schranke darstellt. Der Vorteil des H-Infinity Ansatzes liegt in seiner Fähigkeit, die Stabilität und Leistung des Regelungssystems auch unter ungünstigen Bedingungen zu gewährleisten, wodurch er in vielen Anwendungen in der Luftfahrt, Robotik und Automobiltechnik weit verbreitet ist.