Neural Network Brain Modeling

Die Brain Functional Connectivity Analysis (BFCA) ist ein Verfahren zur Untersuchung der funktionalen Interaktionen zwischen verschiedenen Regionen des Gehirns. Sie basiert auf der Annahme, dass aktive Gehirnregionen in einem synchronisierten Muster arbeiten, was durch die Analyse von Bildgebungsdaten, wie z.B. fMRI oder EEG, erfasst werden kann. Diese Analyse ermöglicht es, Netzwerke innerhalb des Gehirns zu identifizieren, die an verschiedenen kognitiven Prozessen beteiligt sind.

Typische Methoden zur Durchführung von BFCA umfassen Korrelationsanalysen, bei denen die zeitlichen Aktivitätsmuster zweier oder mehrerer Regionen verglichen werden. Oft werden die Ergebnisse in Form von Netzwerkgraphen dargestellt, bei denen Knoten die Gehirnregionen und Kanten die funktionalen Verbindungen repräsentieren. Die BFCA hat Anwendungen in der Klinischen Neurowissenschaft, insbesondere bei der Untersuchung von neurologischen Störungen wie Schizophrenie oder Alzheimer, sowie in der Kognitionsforschung, um die zugrunde liegenden Mechanismen des Denkens und Verhaltens zu verstehen.

Adaptive Expectations ist ein Konzept in der Wirtschaftswissenschaft, das beschreibt, wie Individuen und Unternehmen ihre Erwartungen über zukünftige wirtschaftliche Variablen, wie beispielsweise Inflation oder Einkommen, auf der Grundlage vergangener Erfahrungen anpassen. Die Grundannahme ist, dass Menschen ihre Erwartungen nicht sofort, sondern schrittweise aktualisieren, indem sie vergangene Informationen berücksichtigen.

Mathematisch kann dies durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

Hierbei ist $E_t(Y)$ die erwartete Größe zum Zeitpunkt $t$, $Y_t$ der tatsächliche Wert und $\alpha$ ein Anpassungsparameter zwischen 0 und 1, der angibt, wie stark die Erwartungen angepasst werden.

Diese Theorie impliziert, dass Erwartungen in der Regel träge sind und oft hinter den tatsächlichen Entwicklungen zurückbleiben, was zu Verzögerungen in wirtschaftlichen Reaktionen führen kann. Adaptive Expectations sind besonders relevant in der Diskussion um die Phillips-Kurve, die den Zusammenhang zwischen Inflation und Arbeitslosigkeit beschreibt.

Jensen’s Alpha ist eine Kennzahl, die verwendet wird, um die Über- oder Unterperformance eines Portfolios oder eines einzelnen Wertpapiers im Vergleich zu einem geeigneten Marktbenchmark zu messen. Es wird berechnet, indem die erwartete Rendite eines Portfolios unter Berücksichtigung seines systematischen Risikos (gemessen durch den Beta-Wert) von der tatsächlichen Rendite abgezogen wird. Die Formel lautet:

wobei:

• $R_p$ die tatsächliche Rendite des Portfolios ist,
• $R_f$ die risikofreie Rendite darstellt,
• $\beta$ das Maß für das systematische Risiko ist,
• $R_m$ die erwartete Rendite des Marktes ist.

Ein positives Jensen’s Alpha zeigt an, dass das Portfolio besser abgeschnitten hat als erwartet, während ein negatives Alpha bedeutet, dass die Rendite hinter den Erwartungen zurückgeblieben ist. Diese Kennzahl ist besonders nützlich für Investoren, die die Leistung von Fondsmanagern oder Anlagestrategien bewerten möchten.

Eine Zeitreihe ist eine Sequenz von Datenpunkten, die in chronologischer Reihenfolge angeordnet sind und häufig über regelmäßige Zeitintervalle erfasst werden. Diese Daten können verschiedene Phänomene darstellen, wie zum Beispiel Aktienkurse, Temperaturmessungen oder Verkaufszahlen. Die Analyse von Zeitreihen ermöglicht es, Muster und Trends im Zeitverlauf zu identifizieren, Vorhersagen zu treffen und saisonale Schwankungen zu erkennen. Wichtige Aspekte der Zeitreihenanalyse sind die Trendkomponente, die langfristige Bewegungen darstellt, und die saisonale Komponente, die sich auf wiederkehrende Muster über festgelegte Zeiträume bezieht. Mathematisch wird eine Zeitreihe oft als Funktion $f(t)$ dargestellt, wobei $t$ die Zeit darstellt.

Zorn's Lemma ist ein fundamentales Konzept in der Mengenlehre und eine wichtige Voraussetzung in der Mathematik, insbesondere in der Algebra und der Funktionalanalysis. Es besagt, dass in jeder nichtleeren Menge, die so beschaffen ist, dass jede aufsteigende Kette ein oberes Element hat, ein maximales Element existiert. Eine aufsteigende Kette ist eine total geordnete Teilmenge, in der jedes Element kleiner oder gleich dem nächsten ist. Formal ausgedrückt, wenn $M$ eine nichtleere Menge ist und jede aufsteigende Kette in $M$ ein oberes Element in $M$ hat, dann gibt es ein Element $m \in M$, das maximal ist, d.h. es gibt kein $n \in M$ mit $n > m$. Zorn's Lemma ist äquivalent zu anderen wichtigen Prinzipien in der Mathematik, wie dem Wohlordnungssatz und dem Auswahlaxiom.

Der Krylov-Unterraum ist ein Konzept aus der numerischen Mathematik, das vor allem in der Lösung von linearen Systemen und Eigenwertproblemen Anwendung findet. Er wird durch wiederholte Multiplikation einer gegebenen Matrix $A$ mit einem Vektor $b$ erzeugt. Formal wird der $k$-te Krylov-Unterraum definiert als:

Hierbei ist $\text{span}$ der Spann eines Vektorraums, der alle Linearkombinationen der angegebenen Vektoren umfasst. Krylov-Unterräume sind besonders nützlich, weil sie oft die wichtigsten Informationen über das Verhalten der Matrix $A$ enthalten. Viele iterative Verfahren, wie das GMRES (Generalized Minimal Residual Method) oder das Lanczos-Verfahren, nutzen diese Unterräume, um die Lösung effizienter zu approximieren. In der Praxis ermöglicht die Dimension des Krylov-Unterraums eine Reduzierung der Komplexität bei der Berechnung von Lösungen für große, spärlich besetzte Matrizen.