Suchergebnis: Katalogdaten im Frühjahrssemester 2012

Rechnergestützte Wissenschaften Master Information
Wahlfächer
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
402-0816-00LComputational Physics and EconophysicsW5 KP2V + 2UD. Würtz
KurzbeschreibungIntroduction to principles of computational finance and financial engineering from an econophysicist point of view. Prerequisite R/SPlus programming.
LernzielIntroducing main statistical methods for numerical modelling of financial
time series, valuation of derivatives, and optimization of portfolios.
Implementing numerical methods using the statistical software environment R.
Inhalt- Overview on R/Rmetrics and SPlus/Finmetrics.
- Financial Returns, Stylized Facts, Stable and Hyperbolic Distributions
- ARMA and GARCH Time Series Modelling, Trends and Unit Roots
- Technical Analysis, Trading Models and Decision Making
- Extreme Value Theory and Dependence Structures (Copulae)
- Plain Vanilla and Exotic Option Pricing, Monte Carlo Simulations
- Markowitz and CVaR Portfolio Optimization
SkriptLecture notes written in English as well as R/Rmetrics software for
registered participants in the course.
402-0806-00LComputational VisionW6 KP2V + 1UR. J. Douglas, D. Kiper, K. A. Martin
KurzbeschreibungIn diesem Kurs studieren wir die neuronalen Prozesse, welche die visuelle Wahrnehmung unterstützen. Wir lernen, wie visuelle Signale in der Netzhaut, dem CGN und im visuellen Kortex vearbeitet werden. Wir studieren die Morphologie und funktionelle Architektur der visuellen neuralen Netzwerke, die für Wahrnehmung von Form, Farbe, Bewegung, und Dreidimensionalität verantwortlich sind.
LernzielThis course considers the operation of circuits in the process of neural computations. The evolution of neural systems will be considered to demonstrate how neural structures and mechanisms are optimised for energy capture, transduction, transmission and representation of information. Canonical brain circuits will be described as models for the analysis of sensory information. The concept of receptive fields will be introduced and their role in coding spatial and temporal information will be considered. The constraints of the bandwidth of neural channels and the mechanisms of normalization by neural circuits will be discussed.
The visual system will form the basis of case studies in the computation of form, depth, and motion. The role of multiple channels and collective computations for object recognition will
be considered. Coordinate transformations of space and time by cortical and subcortical mechanisms will be analysed. The means by which sensory and motor systems are integrated to allow for adaptive behaviour will be considered.
InhaltThis course considers the operation of circuits in the process of neural computations. The evolution of neural systems will be considered to demonstrate how neural structures and mechanisms are optimised for energy capture, transduction, transmission and representation of information. Canonical brain circuits will be described as models for the analysis of sensory information. The concept of receptive fields will be introduced and their role in coding spatial and temporal information will be considered. The constraints of the bandwidth of neural channels and the mechanisms of normalization by neural circuits will be discussed.
The visual system will form the basis of case studies in the computation of form, depth, and motion. The role of multiple channels and collective computations for object recognition will
be considered. Coordinate transformations of space and time by cortical and subcortical mechanisms will be analysed. The means by which sensory and motor systems are integrated to allow for adaptive behaviour will be considered.
LiteraturBooks: (recommended references, not required)
1. An Introduction to Natural Computation, D. Ballard (Bradford Books, MIT Press) 1997.
2. The Handbook of Brain Theorie and Neural Networks, M. Arbib (editor), (MIT Press) 1995.
402-0981-00LComputer Simulations of Sensory SystemsW3 KP2V + 1UT. Haslwanter
KurzbeschreibungDie Lehrveranstaltung behandelt Computersimulationen vom menschlichen Gehör, Auge, und Gleichgewichtssystem. In der Vorlesung werden die biologisch/mechanischen Grundlagen dieser sensorischen Systeme behandelt. In den Übungen werden diese Simulationen mit MATLAB so umgesetzt, dass der Output der Programme für die Kontrolle echter neuro-sensorischer Prothesen verwendet werden könnte.
LernzielUnsere sensorischen Systeme liefern uns die nötigen Informationen darüber, was „um uns herum“ gerade geschieht. Dazu werden einlaufende mechanische, elektromagnetische, und chemische Signale in die Sprache unseres zentralen Nervensystems, in „Aktionspotentiale“, umgewandelt.
Das Ziel dieser Vorlesung ist die Beschreibung dieser Transformationen, und wie sie mit programmiertechnischen Methoden reproduziert werden können.
So führt unser Gehör zum Beispiel eine „Fourier Transformation“ der einlaufenden Schallwellen durch; das visuelle System ist spezialisiert auf das Auffinden von Kanten in den Bildern, welche von unserer Umgebung auf die Retina projiziert werden; und bei unserem Gleichgewichtssystem kann unter Verwendung von „Steuerungssystemen“ die Umwandlung von linearen und rotatorischen Beschleunigungen in Nervenimpulse elegant beschrieben werden.
In den begleitenden Übungen sollen – unter Zuhilfenahme von MATLAB-Toolboxen – die Funktionsweise von Augen, Ohren, und vom Gleichgewichtssystem so reproduziert werden, dass der Output der Programme als Input für neuro-sensorische Prothesen verwendet werden kann. Solche Prothesen sind im Bereich des auditorischen Systems bereits Routine; beim visuellen System und beim Gleichgewichtssystem sind sie noch in Entwicklung.
Für die Übungen ist ist eine wenigstens rudimentäre Programmiererfahrung-Erfahrung Voraussetzung. Erfahrung mit MATLAB erleichtert die Aufgaben, ist aber nicht unbeding nötig.
InhaltDie folgenden Themen werden in der Vorlesung behandelt:
• Einführung in die Funktionsweise von Nervenzellen.
• Einführung in MATLAB.
•Vereinfachte Simulation von Nervenzellen (Hodgkins-Huxley Modell).
• Beschreibung des menschlichen Gehörs, sowie eine Einführung in die Anwendung von Fourier-Transformationen auf aufgezeichnete Sprachbeispiele.
• Beschreibung des visuellen Systems, wobei sowohl die Funktionsweise der Retina erklärt wird, als auch die Informationsverarbeitung im visuellen Cortex. Die entsprechenden Übungen werden eine Einführung in die Anwendung von digitaler Bildverarbeitung liefern.
• Beschreibung der Funktionsweise unseres Gleichgewichtssystems, und der „Steuerungstheorie“, mit der dieses System elegant beschrieben werden kann. (Dies umfasst die Anwendung von Laplace Transformationen, und die Verwendung des Matlab-Moduls „Simulink“.)
SkriptFür jedes Modul wird ein englisches Skript auf der E-learning Plattform"moodle" zur Verfügung gestellt. Zusaetzlich werden sind Hauptinhalte der Lehrveranstaltung als Wikibook zugaenglich, unter http://en.wikibooks.org/wiki/Biological_Machines
LiteraturFrei zugänglich ist das Wikibook http://en.wikibooks.org/wiki/Biological_Machines

Folgende Bücher sind sehr empfehlenswert:
• L. R. Squire, D. Berg, F. E. Bloom, Lac S. du, A. Ghosh, and N. C. Spitzer. Fundamental Neuroscience, Academic Press - Elsevier, 2008 [ISBN: 978-0-12-374019-9].
Dieses Buch bietet einen ausgezeichneten Gesamtüberblick, von der Funktionsweise von Ionenkanälen bis hin zur neurowissenschaftlichen Beschreibung von Bewusstsein. Zwar wird die Informatik-Seite nicht behandelt; aber das Buch bietet einen sehr guten Überblick über die Funktionsweise unserer sensorischen Systeme. Etwas technischer/schwieriger zu lesen als „Kandel/Schwartz – Principles of Neural Sciences“, aber dafür viel aktueller.
• P Wallisch, M Lusignan, M. Benayoun, T. I. Baker, A. S. Dickey, and N. G. Hatsopoulos. MATLAB for Neuroscientists, Academic Press, 2009.
Kompakt geschrieben; eine kurze Einführung, und ein sehr guter Gesamtüberblick über MATLAB, mit Schwerpunkt auf Anwendungen im Bereich der Neurowissenschaften.
• G. Mather. Foundations of Perception, Psychology Press, 2006 [ISBN: 0-86377-834-8 (hardcover), oder 0-86377-835-6 (paperback)]
Eine gute, allgemeine Einführung in die physiologischen und theoretischen Grundlagen sensorischer Wahrnehmungen.
Voraussetzungen / BesonderesDa ich zur Veranstaltung dieser Vorlesung/Übungen jeweils aus Linz (Österreich) anreisen muss, plane ich die Veranstaltung im Rahmen der vorhandenen Möglichkeiten geblockt (vermutlich jede 2. Woche) durchzuführen.
402-0738-00LStatistical Methods and Analysis Techniques in Experimental PhysicsW6 KP2V + 3UC. Grab, M. Donegà, C. Regenfus
KurzbeschreibungDie Vorlesung behandelt moderne statistische Methoden, wie sie für die Datenanalyse der Experimentalphysik angewandt werden. In den Übungen werden neben allgemeinen Aufgaben zur Statistik auch selbständige Analysen am Computer von Daten aus echten Experimenten durchgeführt. Die Beispiele und die echten Daten stammen aus dem Gebiet der Teilchenphysik.
LernzielKennenlernen der Methoden und Werkzeuge und Erlernen der Fähigkeit, grosse Datensätze statistisch korrekt analysieren zu können. Lernen, wissenschaftliche Resultate professionell zu präsentieren und zu diskutieren.
InhaltThematische Schwerpunkte
- Moderne Methoden der statistischen Datenanalyse.
- Wahrscheinlichkeitsverteilungen, Fehlerrechnung, Simulationsmethoden, Schätzmethoden, Blindstudien
- Monte Carlo methoden,Konfidenzintervalle, Hypothesentests, Regularisierung, Entfaltung, Moderne multivariate Methoden
- Viele Beispiele aus der Teilchenphysik.

Lernformen
- Vorlesung zu theoretischen Grundlagen.
- Gemeinsame Diskussion von Musterbeispielen;
- Uebungen: spezifische Aufgaben, um das in der VL Behandelte zu vertiefen.
- Die Studierenden fuehren statistische Modell-Rechnungen mithilfe eines ausgewaehlten Programms selbst am Computer durch.
- Gruppenarbeit (zu zweit): Durchfuehren einer eigenen Datenanalyse mit reellen Daten, die aus aktuellen Forschungsprojekten stammen.
- Studierende stellen ihre Arbeiten am Ende vor in einem wissenschaftlichen Vortrag mit Diskussion.
- Direkte Betreuung der Studierenden durch Assistierende waehrend ihrer Auswertearbeit.
SkriptFolien werden auf dem Web zur Verfügung gestellt.
Literatur1) Statistics: A guide to the use of statistical medhods in the Physical Sciences, R.J.Barlow; Wiley Verlag .
2) J Statistical data analysis, G. Cowan, Oxford University Press; ISBN: 0198501552.
3) Statistische und numerische Methoden der Datenanalyse, V.Blobel und E.Lohrmann, Teubner Studienbuecher Verlag.
Voraussetzungen / BesonderesGrundkenntnisse in Kern- und Teilchenphysik vorausgesetzt.
701-0412-00LKlimasystemeW3 KP2GR. Knutti
KurzbeschreibungDie wichtigsten physikalischen Komponenten des Klimasystems und deren Wechselwirkungen werden eingeführt. Vor dem Hintergrund der Klimageschichte - und variabilität werden die Mechanismen des anthropogenen Klimawandels analysiert. Absolvierende des Kurses sind in der Lage, einfache Problemstellungen aus dem Bereich der Klimasysteme zu identifizieren und erläutern.
LernzielStudierende können:
- die wichtigsten physikalischen Komponenten des goblaben Klimasystems beschreiben und ihre Wechselwirkungen skizzieren.
- die Mechanismen des anthropogenen Klimawandels erklären.
einfache Problemstellungen aus dem Bereich der Klimasysteme identifizieren und erläutern.
SkriptKopien der Folien werden elektronisch zur Verfuegung gestellt.
LiteraturEine vollständige Literaturliste wird abgegeben. Insbesondere empfohlen sind:
- Hartmann, D., 1994: Global Physical Climatology. Academic Press, London, 411 pp.
- Peixoto, J.P. and A.H. Oort, 1992: Physics of Climate. American Institute of Physics, New York, 520 pp.
Voraussetzungen / BesonderesDozierende: Reto Knutti, mehrere Vorträge zu Spezialthemen von anderen Dozenten
Unterrichtssprache: deutsch
Sprache der Folien: englisch
701-1228-00LCloud Dynamics Information W4 KP3GU. Lohmann
KurzbeschreibungHurricanes are among the most destructive elements in Atmospheric science. This lecture will discuss the requirements for their formation, longevity, damage potential and their relationship to global warming.
LernzielUnderstand how hurricane form and recognize that hurricane forecasts on short time scales and how they might change with global warming are very complex issues.
InhaltIn order to understand hurricane formation, their lifecycle, their potential damage and their connection with global warming, this course will review cloud formation, dynamics and microphysics relevant for understanding hurricane formation and lifecycle. This includes discussing differences to extratropical cyclones and mesoscale complex systems.
SkriptSlides will be made available
LiteraturHouze, R. A., Cloud Dynamics, Academic Press, 1993

A literature list can be found here: http://www.iac.ethz.ch/edu/courses/master/modules/cloud_dynamics
Voraussetzungen / BesonderesAt least one introductory lecture in Atmospheric Science or Instructor's consent.
» siehe auch Angebot im Abschnitt Vertiefungsgebiete
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