Umweltsimulation mit Tabellenkalkulation
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Lehrveranstaltung von Prof. Dr.
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Mittels Simulation lassen sich schwer durchschaubare Zusammenhänge spielerisch erkunden. Durch gezielte Parametervariation läßt sich oft ein besseres Verständnis komplexer Systeme erreichen als durch reine Beobachtung. Die Simulation ist eine ideale Lernhilfe. Sie erlaubt Experimente mit Modellen von hochkomplexen oder auch experimentell unzugänglichen Systemen, dazu zählen beispielsweise Ökosysteme und Volkswirtschaften.
Der Kurs Einführung in die Simulation dynamischer Systeme – Umweltsimulation mit Tabellenkalkulation will zeigen, wie man auf einfachste Weise Umweltmodelle im Computer realisieren kann. Er wendet sich an alle, die Spaß daran haben, im Dialog mit dem Computer die Gesetze der Umwelt experimentell zu erkunden.
Es ist das Anliegen des Kurses, anhand zahlreicher praktischer Beispiele Verständnis für eine wissenschaftliche Herangehensweise beim Simulieren zu entwickeln. Denn die Simulation behandelt die Durchführung von (gedanklichen) Experimenten mit dem Hilfsmittel Computer oder mit anderen Hilfsmitteln, und es gibt eine lange wissenschaftliche Tradition darüber, wie man mathematisch-naturwissenschaftliche Experimente aufziehen muss, um nicht Trugschlüssen aufzusitzen.
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Der Kurs wendet sich an alle, die etwas über die Methoden der Simulation erfahren wollen und die an einer soliden Argumentation in Umweltfragen interessiert sind. Besonders interessant für Studenten der Wirtschaftsinformatik, denn viele Beispiele behandeln die Simulation von ökonomischen und ökologischen Systemen. Aber auch Studenten anderer Studiengänge (z.B. Allgemeine Informatik, Technische Informatik), die sich für die wissenschaftliche Fundierung von Simulationen interessieren, möchte ich gerne ansprechen.
Vom Teilnehmer werden allgemeine Mathematikkenntnisse, insbesondere der Zinseszinsrechnung, erwartet sowie Grundwissen im Umgang mit Computern. Für ein tiefergehendes Verständnis der mathematischen Zusammenhänge sind grundlegende Kenntnisse über gewöhnliche Differentialgleichungen hilfreich, die für die Simulation notwendigen Begriffe werden aber auch im Kurs phänomenologisch kurz eingeführt.
Erkennen der wichtigsten Prinzipien der Umweltdynamik. Wissen, wie Simulation funktioniert und was man damit erreichen kann. Kompetenz im Umgang mit dem Standardwerkzeug Tabellenkalkulation. Über die Simulation vertieftes Verständnis dynamischer Systeme.
o Einführung in die Simulation
o Simulation mit Tabellenkalkulation (Übung)
o Von der Zinseszinsrechnung zur Populationsdynamik (Übungen)
o Diskretisierung der Übergangsbeziehung: Von der DGL zur numerischen Lösung
o Analytische Methoden. Linearisierung im Gleichgewichtspunkt
o Die Tragödie der Gemeingüter: Ein gruppendynamisches Spiel
o Simulation von Räuber-Beute-Systemen
o Evolutionär stabile Strategien und Ökologische Simulation
o Numerische Probleme bei der Simulation (Praxisbericht)
o Konkurrenz der Arten und Bedingungen für Koexistenz (Übungen)
o Kooperation unter Egoisten: Axelrods Computerturnier (Übungen)
o Der "Schweinezyklus" (Übungen)
o Simulation von Auktionen
o Kyoto-Protokoll und der Emissionshandel: Wie schafft man Win-Win-Situationen? (Übungen)
Die Veranstaltung umfasst
4 SWS
Overhead-Projektor. Wandtafel. Demonstrationsrechner. Rechnerarbeitsplätze für die Teilnehmer. Programme: Windows-Oberfläche und ein Tabellenkalkulationsprogramm - vorzugsweise Excel. Einige Animationen wurden in Maple erstellt, diese Software ist aber für die Kursdurchführung nicht zwingend erforderlich.
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