TY - THES A1 - Bergmann, Max T1 - A machine learning approach for churn prediction within the social network Jodel T1 - Ein Machine-Learning-Ansatz zur Vorhersage der Abwanderung von Nutzern am Beispiel des Sozialen Netzwerkes Jodel N2 - Within the last decades, the number of social networks is growing fast. The competition of retaining the customers to grow their platform and increase their profitability is rising. That is why companies need to detect possible churners to retain these. The problem of predicting the users’ lifetime, churning users, and the reasons for churning can be tackled by using machine learning. The goal of this bachelor thesis is to build machine learning models to predict user churn and the user lifetime within the social network Jodel, a location-based anonymous messaging application for Android and iOS. To get the best possible prediction results, we have started with extensive literature research, whose approaches we have tested and added to a machine learning pipeline to build predictive models. With these models, we have investigated the performance after different observation time windows and have finally compared the strongest models to detect similarities and understand the insights to learn their behaviour. The results of this thesis are machine learning models for a selected representative set of communities varying in size within the Kingdom of Saudi Arabia and a country model leveraging all data. These models are used for a regression task by predicting the lifetime of a user and a multi-label classification of a user into six different churn classes. Additionally, we have also given models for a binary classification, where the model will predict if the user will churn within a given time or not. These models have shown general strong predictive power, which is shrinking when limiting the observation time window. Especially the binary classification yielded high accuracy of over 99%. The best models have been used for predicting user churn within other communities to detect communities with possible similar behaviour. These similarities then have been determined by features’ importance, where the most important features have got fed back into empirics. This has shown statistically significant differences between user groups with a different active time but as of today no clear trends were visible that had led us to define the communities’ behaviours. Since the competition of social networks is still growing, the retaining of users will stay a core marketing strategy, which will need to be tackled by machine learning and artificial intelligence. The created models could be useful for predicting churning users within the platform Jodel to detect these customers that will churn within a given time. Researches did not focus much on anonymous and location-based messaging. That is why the results of this thesis on the anonymous messaging application Jodel opens a variety of possible tasks for the future in this context. N2 - In den letzten Jahrzehnten ist die Zahl der sozialen Netzwerke schnell gewachsen. Der Wettbewerb um die Bindung der Kunden, um die Plattform zu vergrößern und die Rentabilität zu steigern, nimmt zu. Aus diesem Grund müssen Unternehmen mögliche Abwanderer erkennen, um diese zu binden. Das Problem der Vorhersage der Nutzerlebensdauer, der abwandernden Nutzer und der Gründe für die Abwanderung kann mit Hilfe von maschinellem Lernen angegangen werden. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, maschinelle Lernmodelle zur Vorhersage der Nutzerabwanderung und der Nutzerlebensdauer innerhalb des sozialen Netzwerks Jodel, einer ortsbezogenen anonymen Messaging-Anwendung für Android und iOS, zu erstellen. Um die bestmöglichen Vorhersageergebnisse zu erhalten, haben wir mit einer umfangreichen Literaturrecherche begonnen, deren Ansätze wir getestet und zu einer maschinellen Lernpipeline hinzugefügt haben, um Vorhersagemodelle zu erstellen. Mit diesen Modellen haben wir die Leistung nach verschiedenen Beobachtungszeitfenstern untersucht und schließlich die stärksten Modelle verglichen. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind maschinelle Lernmodelle für eine ausgewählte repräsentative Gruppe von Gemeinden unterschiedlicher Größe im Königreich Saudi-Arabien und ein Ländermodell, das alle Daten nutzt. Diese Modelle werden für eine Regressionsaufgabe verwendet, bei der die Lebensdauer eines Benutzers vorhergesagt wird, sowie für eine Multi-Label-Klassifizierung eines Benutzers in sechs verschiedene Abwanderungsklassen. Darüber hinaus haben wir auch Modelle für eine binäre Klassifizierung erstellt, bei der das Modell vorhersagt, ob der Nutzer innerhalb einer bestimmten Zeit abwandert oder nicht. Diese Modelle haben eine allgemein starke Vorhersagekraft gezeigt, die mit der Einschränkung des Beobachtungszeitfensters abnimmt. Insbesondere die binäre Klassifizierung ergab eine hohe Genauigkeit von über 99 %. Die besten Modelle wurden für die Vorhersage der Nutzerabwanderung in anderen Gemeinschaften verwendet, um Gemeinschaften mit möglicherweise ähnlichem Verhalten zu ermitteln. Diese Ähnlichkeiten wurden dann anhand der Wichtigkeit der Merkmale bestimmt, wobei die wichtigsten Merkmale in die Empirie zurückgeführt wurden. Dies hat statistisch signifikante Unterschiede zwischen Nutzergruppen mit unterschiedlicher Aktivitätszeit gezeigt, jedoch ohne klare Trends zur Definition von Verhaltensweisen der Gemeinschaften. Da die Konkurrenz unter den sozialen Netzwerken weiterwächst, wird die Bindung von Nutzern eine zentrale Marketingstrategie bleiben, die durch maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz angegangen werden muss. Die erstellten Modelle könnten für die Vorhersage von abwandernden Nutzern innerhalb der Plattform Jodel nützlich sein, um die Kunden zu erkennen, die innerhalb einer bestimmten Zeit abwandern werden. KW - Machine learning KW - Churn prediction KW - Neural networks KW - Python KW - Feature engineering KW - Maschinelles Lernen KW - Online-Community KW - Prognose KW - Maschinelles Lernen KW - Abwanderungsvorhersage KW - Neuronale Netze KW - Klassifizierungsbäume KW - Regressionsbäume Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-60878 ER - TY - THES A1 - Lange, Felix T1 - MBE growth and investigation of Si, Ge, and SiₓGe₁₋ₓ nanowires T1 - MBE Wachstum und Untersuchung von Si, Ge und SiₓGe₁₋ₓ Nanodrähten N2 - Within this work, the growth of out-of-plane Si and SiᵪGe₁₋ᵪ and in-plane Ge nanowire have been investigated. For this purpose, nanowires have been grown ccording to the vapor-liquid-solid mechanism by means of molecular beam epitaxy with Au as metallic solvent on Si(111) and nano-structured Si(001)/SiO₂ substrates. Each stage from surface preparation to final nanowire growth has been examined in order to determine relevant parameters which influence the nucleation process nanowire elongation. Particular attention has been given to describe the variation of Au droplet size distribution on Si(111) to evaluate the subsequent nanowire growth and to obtain optimal growth conditions for an site-selective nucleation on the nano-structured substrates. Due to increased surface diffusion velocity with raising temperature, the droplet diameter distribution shifts from a positive skewed distribution with a high fraction of smaller droplets to a negative skewed distribution with a high fraction of larger droplets. The temperature dependency of the most probable droplet diameter and the number of Au droplets per area has been determined, which can be applied to predict the resulting nanowire diameters. The out-of-plane Si and SiᵪGe₁₋ᵪ on Si(111) predominantly grow along the surface normal, exhibiting the characteristic sawtooth-like sidewall faceting. During the nanowire formation, the Au surface diffusion velocity increased and causes an increase of the most frequently observed diameter. Furthermore, the total number of droplets/nanowires decreases by a constant factor due to an increase of the contact angle during Si/Ge deposition. The specific diameter range for an possible nanowire formation is reduced by the incorporation of Ge into SiᵪGe₁₋ᵪ nanowires. To obtain a regular and uniform nanowire growth, a nano-structured substrate consisting of Si(001) terminated pillars surrounded by a SiO₂ matrix has been utilized. The initial growth of Ge nanowire starting from Si-Au droplets with SiᵪGe₁₋ᵪ nucleation from ternary alloy is discussed from a thermodynamic point of view and a model based on the Si-Ge-Au ternary phase diagram has been developed to predict the SiᵪGe₁₋ᵪ concentration gradient in the nanowire base. The fully relaxed in-plane Ge nanowires occur within one of the four distinct in-plane ⟨110⟩ directions and nanowires are mainly bounded by two 55° inclined {111} facets and a less pronounced planar (001) top facet. High-resolution scanning X-ray diffraction microscopy reveals a slightly tilted growth of individual nanowires with respect to each other, causing an abrupt change in the orientation at junction points of interconnected nanowires. N2 - Die vorliegende Arbeit umfasst die Untersuchung des Wachstums von out-of-plane Si und SiᵪGe₁₋ᵪ Nanodrähten sowie von in-plane Ge Nanodrähten. Hierfür wurden die Nanodrähte nach dem VLS-Mechanismus unter Verwendung von Au als metallisches Lösungsmittel auf Si(111) und nanostrukturierten Si(001)/SiO₂ durchgeführt. Die einzelnen Schritte von der Oberflächenpräparation bis zum endgültigen Nanodrahtwachstum wurden betrachtet, um relevante Parameter zu bestimmen, welche die Bildung von Nukleationskeimen und Nanodrähte beeinflussen. Besonderes Aufmerksamkeit wurde der Beschreibung der Variation der Tropfengrößen-verteilung auf Si(111) gegeben, um das nachfolgende Nanodrahtwachstum zu evaluieren und optimale Wachstumsbedingungen für eine ortsselektive Keimbildung auf den nanostrukturierten Substraten zu erhalten. Aufgrund der erhöhten Au-Oberflächendiffusion mit steigender Temperatur verschiebt sich die Verteilung der Tröpfchendurchmesser von einer rechtsschiefen Verteilung zu einer linksschiefen Verteilung. Es wurde die Temperaturabhängigkeit des Tropfendurchmessers und die Tropfenanzahl ermittelt, die zur Vorhersage der resultierenden Nanodraht-Durchmesser verwendet werden kann. Das Wachstum der Si und SiᵪGe₁₋ᵪ Nanodrähte auf Si(111) wachsen überwiegend entlang der Oberflächenormale und zeigen die charakteristische Seitenwandfacettierung. Während der Nanodrahtbildung nimmt die Au Oberflächendiffusion zu und bewirkt eine Änderung der Durchmesserverteilung. Darüber hinaus nimmt die Gesamtzahl der Tröpfchen/Nanodrähte durch eine Vergrößerung des Kontaktwinkels während der Si/Ge-Abscheidung um einen konstanten Faktor ab. Der spezifische Durchmesserbereich für eine mögliche Nanodrahtbildung wird durch die Einlagerung von Ge in SiᵪGe₁₋ᵪ Nanodrähte reduziert. Um ein einheitliches Nanodrahtwachstum zu erzielen, wurde ein nanostrukturiertes Substrat verwendet, das aus Si(001)-terminiertes Säulen umgeben von einer SiO₂-Matrix besteht. Das anfängliche Wachstum der Ge-Nanodrähte ausgehend von Si-Au-Tropfen mit SiᵪGe₁₋ᵪ Übergang aus der ternären Zusammensetzung wird aus thermodynamischer Sicht diskutiert, und es wurde ein Modell auf der Grundlage des ternären Si-Ge-Au-Phasendiagramms entwickelt, um den SiᵪGe₁₋ᵪ Konzentrationsgradienten in der Nanodraht-Basis zu prognostizieren. Die vollständig entspannten Ge-Nanodrähte entstehen entlang einer der vier verschiedenen inplane ⟨110⟩ Richtungen und die Nanodrähte sind hauptsächlich durch zwei 55° geneigte {111}-Facetten mit planarer (001) Top-Facette begrenzt. Hochauflösende Röntgenbeugungsmikroskopie offenbart ein leicht verkipptes Wachstum der einzelnen Nanodrähte zueinander, was zu einer abrupten Änderung der Orientierung an Verbindungspunkten miteinander verbundener Nanodrähte führt. KW - MBE KW - Silicon KW - Germanium KW - Nanowires KW - Epitaxy KW - MBE KW - Silizium KW - Germanium KW - Nanodrähte KW - Epitaxie KW - Nanodraht KW - Molekularstrahlepitaxie KW - Germanium KW - Silicium KW - Tropfengrößebestimmung Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57510 ER - TY - THES A1 - Richter, Lorenz T1 - Solving high-dimensional PDEs, approximation of path space measures and importance sampling of diffusions T1 - Lösen hochdimensionaler PDEs, Approximation von Pfadmaßen und Importance Sampling von Diffusionsprozessen N2 - Motivated by computing functionals of high-dimensional, potentially metastable diffusion processes, this thesis studies robustness issues appearing in the numerical approximation of expectation values and their gradients. A major challenge being high variances of corresponding estimators, we investigate importance sampling of stochastic processes for improving statistical properties and provide novel nonasymptotic bounds on the relative error of corresponding estimators depending on deviations from optimality. Numerical strategies that aim to come close to those optimal sampling strategies can be encompassed in the framework of path space measures, and minimizing suitable divergences between those measures suggests a variational formulation that can be addressed in the spirit of machine learning. A key observation is that while several natural choices of divergences have the same unique minimizer, their finite sample properties differ vastly. We provide the novel log-variance divergence, which turns out to have favorable robustness properties that we investigate theoretically and apply in the context of path space measures as well as in the context of densities, for instance offering promising applications in Bayesian variational inference. Aiming for optimal importance sampling of diffusions is (more or less) equivalent to solving Hamilton-Jacobi- Bellman PDEs and it turns out that our numerical methods can be equally applied for the approximation of rather general high-dimensional semi-linear PDEs. Motivated by stochastic representations of elliptic and parabolic boundary value problems we refine variational methods based on backward SDEs and provide the novel diffusion loss, which can be related to other state-of-the-art attempts, while offering certain numerical advantages. N2 - Motiviert durch das Berechnen von Funktionalen hochdimensionaler stochastischer Prozesse, untersucht diese Dissertation Robustheitseigenschaften, die in der numerischen Approximation von Erwartungswerten sowie deren Gradienten mittels der Monte-Carlo-Methode auftreten. Hierbei fokussieren wir unsere Analyse auf das Importance Sampling als eine populäre Methode der Varianzreduktion. Wir entwickeln neuartige nicht-asymptotische Schranken für den relativen Fehler von Importance-Sampling-Schätzern in Abhängigkeit von Abweichungen von der optimalen Lösung – zunächst in einem abstrakten Sinne. Schließlich betrachten wir insbesondere hochdimensionale, möglicherweise metastabile stochastische Prozesse – dies korrespondiert zu Importance Sampling im so genannten Pfadraum, wofür wir zusätzliche Formeln für den relativen Fehler der Schätzer entwickeln. Strategien für ein möglichst optimales Importance Sampling von Diffusionsprozessen korrespondieren zu stochastischen Optimalsteuerungsproblemen. Inspiriert von diesem Zusammenhang entwickeln wir einen einheitlichen Rahmen aus der Perspektive von Pfadmaßen, welcher neue numerische Verfahren motiviert. Insbesondere legt er die Minimierung geeigneter Divergenzen zwischen diesen Maßen in Form einer Variationsformulierung nahe, welche im Sinne des Machine Learnings gelöst werden kann. Hierbei ist es eine zentrale Erkenntnis, dass verschiedene Divergenzen zwar denselben eindeutigen Minimierer haben, sich aber hinsichtlich ihrer statistischen Eigenschaften stark unterscheiden können, etwa in Abhängigkeit der Dimension oder bezüglich möglicher Fluktuationen in der Nähe der optimalen Lösung. Im Zuge dessen schlagen wir die neuartige Log-Varianz-Divergenz vor, welche vorteilhafte Robustheitseigenschaften mit sich bringt, die wir durch theoretische Analyse und zahlreiche numerische Beispiele belegen können. Als eine zusätzliche Anwendung dieser Divergenz für Dichten betrachten wir die Bayes’sche variationelle Inferenz. Dies führt zu einem verbesserten Gradientenschätzer, welcher sowohl theoretisch als auch in numerischen Experimenten seinem naiven Gegenpart deutlich überlegen ist. Das Streben nach optimalem Importance Sampling von Diffusionsprozessen ist (mehr oder weniger) äquivalent zum Lösen von Hamilton-Jacobi-Bellman-PDEs, und es stellt sich heraus, dass unsere entwickelten numerischen Methoden gleichermaßen für die Approximation bestimmter allgemeinerer hochdimensionaler semi-linearer PDEs angewendet werden können. Motiviert durch stochastische Darstellungen von elliptischen und parabolischen Randwertproblemen entwickeln wir darauf aufbauend bestimmte variationelle Methoden weiter, die auf rückwärts-SDEs basieren, und schlagen den neuartigen diffusion loss vor, welcher gegenüber den alternativen Methoden einige numerische Vorteile mit sich bringt. KW - Approximation of high dimensional PDEs KW - Stochastic optimal control KW - Importance sampling KW - Machine learning KW - Robustness KW - Approximation hochdimensionaler PDEs KW - Stochastische optimale Steuerung KW - Importance Sampling KW - Machine Learning KW - Robustheit KW - Sequenzielle Monte-Carlo-Methode KW - Stochastisches Modell KW - Maschinelles Lernen KW - Stochastische optimale Kontrolle Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58647 ER - TY - THES A1 - Hasani, Alireza T1 - High-throughput QC-LDPC codes for next-generation wireless communication systems T1 - QC-LDPC-Codes mit hohem Durchsatz für drahtlose Kommunikationssysteme der nächsten Generation N2 - Wireless communication has become an indispensable part of our life and the demand for achieving higher throughput with lower energy consumption is ever growing. The ambitious throughput of 100 Gb/s and beyond is now becoming a modest goal thanks to comprehensive advances in transmission technologies and protocols. One important aspect of these advances is with regard to channel coding methods and the ability to detect and correct errors at the receiver. Computations needed by such methods become generally more complicated as they become more powerful in their performance. This imposes a great challenge for researchers attempting to devise practical methods for encoding and decoding Forward-error Correction (FEC) techniques tailored for high-throughput scenarios. In this work we focus on high-throughput Quasi-Cyclic LDPC (QC-LDPC) codes, as they have been selected as one of the main FEC techniques for the two major next generation wireless technologies, namely Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) and 5G. Our target is to develop complete encoding and decoding design for these codes in order to reach the throughput of 100 Gb/s with affordable power consumption. Toward this goal, we investigate first the appropriate encoder design for these codes which can be used at such high data-rate with reasonably low power consumption. Then we propose several novel ideas for improving the decoding performance and complexity of QC-LDPC codes. The proposed novel ideas collectively facilitate a decoder able to run at 50 Gb/s with less than 12 pJ/b energy consumption for a Latin squares QC-LDPC code. All the proposed methods are practical and implementable and their effectiveness are showcased by either Field Programmable Gate Array (FPGA) or Application-Specific Integrated Circuit (ASIC) synthesis. N2 - Drahtlose Kommunikation ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil unseres Lebens geworden, und der Anspruch an einen höheren Durchsatz mit geringerem Energieverbrauch wächst ständig. Der ehrgeizige Durchsatz von 100 Gbit/s und mehr wird dank umfassender Fortschritte bei den Übertragungstechnologien und protokollen zu einem bescheidenen Ziel. Ein wichtiger Aspekt dieser Fortschritte betrifft die Kanalcodierungsverfahren und die Fähigkeit, Fehler am Empfänger zu erkennen und zu korrigieren. Berechnungen, die von solchen Methoden benötigt werden, werden im Allgemeinen komplizierter, da sie in ihrer Leistung leistungsfähiger werden. Dies ist eine große Herausforderung für Forscher, die versuchen, praktische Methoden zum Codieren und Decodieren von FEC Techniken zu entwickeln, die auf Szenarien mit hohem Durchsatz zugeschnitten sind. In dieser Arbeit konzentrieren wir uns auf QC-LDPC Codes mit hohem Durchsatz, da diese als eine der wichtigsten FEC Techniken für die beiden wichtigsten drahtlosen Technologien der nächsten Generation ausgewählt wurden, nämlich Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) und 5G. Unser Ziel ist es, ein vollständiges Codierungs- und Decodierungsdesign für diese Codes zu entwickeln, um den Durchsatz von 100 Gbit/s bei erschwinglichem Stromverbrauch zu erreichen. Um dieses Ziel zu erreichen, untersuchen wir zunächst das geeignete Encoderdesign für diese Codes, das mit einer so hohen Datenrate bei relativ geringem Stromverbrauch verwendet werden kann. Anschließend schlagen wir einige neuartige Ideen zur Verbesserung der Decodierungsleistung und Komplexität von QC-LDPC Codes vor. Die vorgeschlagenen neuen Ideen ermöglichen gemeinsam einen Decoder, der mit 100 Gbit/s und einem Energieverbrauch von weniger als 1 pJ/b für einen Latin Squares QC LDPC Code betrieben werden kann. Alle vorgeschlagenen Methoden sind praktisch und implementierbar, und ihre Wirksamkeit wird entweder durch FPGA oder ASIC Synthese demonstriert. KW - LDPC decoding KW - High-throughput decoding KW - Belief propagation KW - LDPC-Decodierung KW - Decodierung mit hohem Durchsatz KW - Glaubensverbreitung KW - Datenfunknetz KW - Kanalcodierung KW - Low-Density-Parity-Check-Code KW - Vorwärtsfehlerkorrektur Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58194 ER - TY - THES A1 - Adesipo, Adegbite Adeleke T1 - Practical approach to reclamation of post-mining sites T1 - Praktischer Ansatz zur Rekultivierung von Bergbaufolgelandschaften N2 - In order to integrate necessary interdisciplinary complexity, sustainability, defined targets and endpoints for reclamation progress, the objective of this research is to advance reclamation knowledge on (i) international scale and (ii) national scale, taking Nigeria as an example. On the international scale (i), a systematic reclamation threshold scale for assessing, evaluating, documenting, and monitoring reclamation progress was developed. The threshold stages begin from the initial state I0 down to degraded state D0 (depending on the type of mining). Reclamation starts with soil reconstruction R-2 up to revegetation R-1 (red zones) to reach minimum threshold R0 (amber zone). Beyond R0 are the green zones R1, R2, and R3 representing soil/abiotic condition, biological and improved threshold respectively. Adaptation of the threshold model to degraded ecosystems in national and international laws is recommended. On the national scale with Nigeria (ii), endowed with over 34 solid minerals and abundant crude oil, findings show that almost all mine sites are below the minimum threshold scale R0. The sites are adversely affected by Artisanal and Small Scale Mining (ASM), whereby, contamination and soil lithology disturbances are the state-of-the-art discussions. However, bioremediation (phytoremediation) is the most feasible remediation technique. Therefore, for the crude oil contaminated sites, this study highlights typical cogitation for large in-situ implementation and potential species for remediation. For the mineral resources, gold mining was the typical example. As a practical approach, experimental areas on an abandoned mining site (Site 1), an active mining site (Site 2) and an undisturbed vegetation site (Control) in southwestern Nigeria were mapped out to represent its mining and farming activities. On the sites, (a) the impacts of the ASM activities on the floristic association were assessed. (b) the potential of 2D Electrical Resistivity Tomography (ERT) was explored to characterize the horizontal and vertical landscape homogeneity of the mine sites, and lastly, (c) the study identified native high-accumulating plants growing on the sites that can be employed for phytoremediation. Thus, the results show that (a) the floristic association of the mine sites have been stressed and disturbed. (b) the resistivity structure of the sites shows that ASM has greatly impaired the lithological status of the sites. (c) out of the 9 considered species, Crinum jagus has the highest accumulation factor of 8.71, 37.47, 1.08 and 29.38 for Pb, Cd, Fe and Cu respectively. It is a recommendable novel plant in the tropics. However, future studies must verify its hyperaccumulator potentials, identify other high accumulating species and develop effective approaches and policies to curb ASM activities and enhance remediation in Nigeria. N2 - Um die notwendige interdisziplinäre Komplexität, Nachhaltigkeit, definierte Ziele und Endpunkte für den Rekultivierungsfortschritt zu integrieren, besteht das Ziel dieser Forschung darin, das Wissen über die Rekultivierung auf (i) internationaler Ebene und (ii) nationaler Ebene am Beispiel Nigerias zu erweitern. Auf internationaler Ebene (i) wurde eine systematische Schwellenwertskala für die Bewertung, Evaluierung, Dokumentation und Überwachung des Rekultivierungsfortschritts entwickelt. Die Schwellenwerte beginnen mit dem Ausgangszustand I0 und reichen bis zum degradierten Zustand D0 (je nach Art des Bergbaus). Die Rekultivierung beginnt mit der Bodensanierung R-2 bis zur Begrünung R-1 (rote Zonen), um die Mindestschwelle R0 (gelbe Zone) zu erreichen. Jenseits von R0 befinden sich die grünen Zonen R1, R2 und R3, die den Boden/abiotischen Zustand, die biologische und die verbesserte Schwelle darstellen. Es wird empfohlen, das Schwellenwertmodell an degradierte Ökosysteme in nationalen und internationalen Gesetzen anzupassen. Auf nationaler Ebene, d. h. in Nigeria (ii), liegen die meisten Standorte unterhalb des Mindestschwellenwerts R0, wobei die Kontamination und die Störung der Bodenlithologie durch den handwerklichen Bergbau und den Kleinbergbau (ASM) den Stand der Diskussion darstellen. Die Bioremediation (Phytosanierung) ist jedoch die praktikabelste Sanierungsmethode. Daher werden in dieser Studie für die mit Erdöl kontaminierten Standorte typische Überlegungen für eine großflächige In-situ-Umsetzung und potenzielle Arten für die Sanierung aufgezeigt. Bei den Bodenschätzen war der Goldbergbau das typische Beispiel. Als praktischer Ansatz wurden Versuchsflächen in einem stillgelegten Bergbaugebiet (Ort 1), einem aktiven Bergbaugebiet (Ort 2) und einem ungestörten Vegetationsgebiet (Kontrolle) im Südwesten Nigerias kartiert, um die dortigen Bergbau- und Landwirtschaftstätigkeiten darzustellen. An diesen Standorten wurden (a) die Auswirkungen der ASM-Aktivitäten auf die floristische Assoziation bewertet. (b) wurde das Potenzial der 2D-Tomographie des elektrischen Widerstands (ERT) untersucht, um die horizontale und vertikale Landschaftshomogenität der Minenstandorte zu charakterisieren, und schließlich (c) identifizierte die Studie einheimische Pflanzen mit hoher Akkumulation, die auf den Standorten wachsen und für die Phytosanierung eingesetzt werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass (a) die floristische Zusammensetzung der Grubenstandorte gestresst und gestört ist. (b) die Widerstandsstruktur der Standorte zeigt, dass der ASM den lithologischen Zustand der Standorte stark beeinträchtigt hat. (c) Von den neun betrachteten Arten weist Crinum jagus den höchsten Akkumulationsfaktor. Sie ist eine empfehlenswerte neue Pflanze in den Tropen. Zukünftige Studien müssen jedoch ihr Hyperakkumulationspotenzial verifizieren und wirksame Ansätze und Strategien entwickeln, um die ASM-Aktivitäten einzudämmen und die Sanierung in Nigeria zu verbessern. KW - Ecological indicators KW - Functional species KW - Dendroremediation KW - Geophysical techniques KW - Crinum jagus KW - Ökologische Indikatoren KW - Funktionelle Arten KW - Dendrosanierung KW - Geophysikalische Techniken KW - Crinum jagus KW - Nigeria KW - Rekultivierung KW - Bergbaunachfolgelandschaft KW - Phytoremediation Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58719 ER - TY - THES A1 - Chodak, Jacek T1 - Spike - a tool for reproducible simulation experiments T1 - Spike - ein Werkzeug für reproduzierbare Simulationsexperimente N2 - Reproducibility of simulation experiments is still a significant challenge and has attracted considerable attention in recent years. One cause of this situation is bad habits of the scientific community. Many results are published without data or source code, and only a textual description of the simulation set-up is provided. Other causes are: no complete simulation set-up, no proper output data analysis and inconsistency of published data, which makes it impossible to compare results. The progress of computational modelling, amount of data and complexity of models requires designing experiments in such a way that ensures reproducibility. A textual description does not provide all the needed details. A computer code is more reliable than a textual description. It is the precise specification that describes a simulation configuration, model, etc. When computer code, data, models and all parameters are provided, the simulation results become reproducible. The main goal of this thesis is to develop a tool that ensures reproducibility and efficient execution of simulation experiments, often involving many individual simulation runs. The tool should support a wide range of application scenarios, where the typical scenario is simulation of biochemical reaction networks, which are represented as (coloured) Petri nets interpreted in the stochastic, continuous or hybrid paradigm. The model to be simulated can be given in various formats, including SBML. The result is a command line tool called Spike, which can be used for various scenarios, including benchmarking, simulation of adaptive models and parameter optimization. It builds on a human-readable configuration script SPC, supporting the efficient specification of multiple model configurations as well as multiple simulator configurations in a single configuration file. N2 - Die Reproduzierbarkeit von Simulationsexperimenten ist nach wie vor eine große Herausforderung und hat in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit bekommen. Eine Ursache für diese Situation sind schlechte Gewohnheiten der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Aus irgendwelchen Gründen werden viele Ergebnisse ohne Daten und Quellcode veröffentlicht und es wird nur eine textliche Beschreibung des Simulationsaufbaus gegeben. Andere Ursachen sind: kein ordnungsgemäßer Simulationsaufbau, keine ordnungsgemäße Analyse der Ausgabedaten und Inkonsistenz der veröffentlichten Daten (was einen Vergleich der Ergebnisse unmöglich macht). Der Fortschritt der computergestützten Modellierung, die Datenmenge und die Komplexität der Modelle erfordern es, Experimente so zu gestalten, dass die Reproduzierbarkeit gewährleistet ist. Eine textliche Beschreibung liefert nicht alle Details. Ein Computercode ist zuverlässiger als eine Textbeschreibung. Es bedarf einer genauen Spezifikation einer Simulationskonfiguration, eines Modells usw. Durch die Bereitstellung von Computercode, Daten, Modellen und allen Parametern werden die Ergebnisse einer Simulation reproduzierbar. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, ein Werkzeug zu entwickeln, das die Reproduzierbarkeit und effiziente Durchführung von Simulationsexperimenten, die oft viele einzelne Simulationsläufe umfassen, gewährleistet. Das Werkzeug soll vielfältige Anwendungsszenarien unterstützen, wobei das typische Szenario die Simulation biochemischer Reaktionsnetzwerke ist, die als (farbige) Petri Netze dargestellt werden, die im stochastischen, kontinuierlichen oder hybriden Paradigma interpretiert werden. Das zu simulierende Modell kann in verschiedenen Formaten, einschließlich SBML, vorliegen. Das Ergebnis ist ein Kommandozeilenwerkzeug namens Spike, das in verschiedenen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, darunter Benchmarking, Simulation adaptiver Modelle und Parameteroptimierung. Es basiert auf einem für Menschen lesbaren Konfigurationsskript SPC und unterstützt die effiziente Spezifikation mehrerer Modellkonfigurationen sowie mehrerer Simulator-Konfigurationen in einer einzigen Konfigurationsdatei. KW - Petri nets KW - Parallel simulation KW - Parameter scanning KW - Reproducibility KW - Simulation of adaptive models KW - Petri Netze KW - Parallelsimulation KW - Parameterscannen KW - Reproduzierbarkeit KW - Simulation von adaptiven Modellen KW - Gefärbtes Petri-Netz KW - Simulation KW - Reproduzierbarkeit Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58509 ER - TY - THES A1 - Assaf, George T1 - Fuzzy coloured Petri nets for modelling biological systems with uncertain kinetic parameters T1 - Fuzzy-farbige Petri-Netze für die Modellierung biologischer Systeme mit unsicheren kinetischen Parametern N2 - Over the last twenty years, Petri nets have been increasingly adopted for modelling and simulating biological systems, as they offer an intuitive and graphical approach for this purpose. Their usability convenience comes from the fact that they offer many types of elements to describe systems in a qualitative and quantitative way. Coloured Petri nets are particularly useful to model systems with repeated components in a compact fashion. Our tool Snoopy for modelling and simulating Petri nets is one of the most well-known tools supporting a family of related Petri net classes comprising stochastic, continuous and hybrid Petri nets, and covering uncoloured and coloured Petri nets alike. However, kinetic information of a biological system, i.e. kinetic parameters may be uncertain, due to many reasons, e.g. environmental factors. Besides, coloured Petri nets as they were previously supported in Snoopy suffered from some inconsistencies. Due to these inconsistencies, exploring the model behaviour using different sizes (scaleability) was not feasible. Both challenges call for a new and more powerful approach integrating the modelling of uncertainties together with modelling features supporting repeated structures in a compact and scalable way. This thesis comprises two major contributions: Firstly, we introduce the definition and present the simulation algorithm for both uncoloured and coloured fuzzy Petri nets, by extending the existing quantitative uncoloured and coloured Petri nets in Snoopy. This includes discretising the uncertain kinetic parameters to crisp values by using sampling strategies. Secondly, we harmonise coloured Petri nets in Snoopy with their uncoloured counterparts and we extend the Snoopy’s coloured Petri nets by all the features, which are supported by the coloured abstract net description language - an exchange format of coloured Petri nets in our PetriNuts tool family. By performing fuzzy simulation, one can obtain two kinds of output: fuzzy bands of each output variable and their corresponding timed-membership functions. Each fuzzy band describes the uncertainties associated with the input, whereas membership functions give more accurate information about the associated uncertainties. The most important features that we obtain by harmonising coloured Petri nets are to develop scaleable models, by defining scaling factors as constants and unifying the usage of coloured Petri nets with the other tools in our PetriNuts tool family. N2 - In den letzten zwanzig Jahren wurden Petri-Netze zunehmend für die Modellierung und Simulation von biologischen Systemen eingesetzt. Sie bieten dafür sowohl eine qualitative als auch quantitative Modellierungsmethode an. Farbige Petri-Netze sind nützlich für die Modellierung von Systemen mit sich wiederholenden Komponenten. Snoopy ist eines der bekanntesten Werkzeuge, das eine Familie von Petri-Netzen unterstützt, darunter sowohl ungefärbte als auch gefärbte stochastische, kontinuierliche und hybride Petri-Netze. In dieser Dissertation werden zwei Themen behandelt. Einerseits können Biologische Systeme aus vielen Gründen unbestimmt sein, zum Beispiel aus Umweltgründen, anderereseits hatten farbige Petri-Netze in Snoopy Inkonsistenzen, die den Bau skalierbarer Modelle verhindern. Die Ergebnisse der Fuzzy-Simulation sind sowohl das Fuzzy-Band jeder interessierenden Variablen als auch zeitliche Zugehörigkeitsfunktionen für jede Variable, damit man die Unsicherheiten erforschen kann, die mit der Eingabe verbunden sind. Durch die Harmonisierung von farbigen Petri-Netzen können wir skalierbare Modelle konstruieren und dann das Verhalten des Modells mit verschiedenen Größen des vorliegenden Modells untersuchen. KW - Uncertain biological systems KW - Petri nets KW - Fuzzy logic KW - Colouring fuzziness KW - Software harmonisation KW - Unbestimmte Systembiologie KW - Modellierung KW - Petri-Netze KW - Software Hamonisierung KW - Simulation KW - Gefärbtes Petri-Netz KW - Systembiologie KW - Fuzzy-Logik Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58516 ER - TY - THES A1 - Bardhan, Jayashree T1 - Optimising ICOMOS’ ‘Heritage at Risk’ initiatives : towards a comprehensive framework for cultural heritage at risk T1 - Optimierung der ICOMOS ‘Heritage at Risk’ Initiativen : hin zu einem umfassenden Rahmenkonzept für gefährdetes Kulturerbe N2 - Cultural heritage faces many types of threats such as neglect, conflicts, disasters caused by natural and human induced hazards, unplanned infrastructure projects, climate change, etc. Over time, a number of institutions, organisations, programmes and initiatives to address the issues related to heritage at risk through varied modes of interventions such as advocacy work, conservation efforts, funding, awareness-raising regarding particular sites, etc. have emerged. Despite the stimulus and support of the various institutions, organisations and initiatives, diverse threats continue to impact cultural heritage in present times with some factors amplifying more than before, leading to the subsequent damages to or losses of heritage assets. Though reasons for these issues are varied and complex, one of the important factors to look into is the agency of the diverse ‘Heritage at Risk’ programmes or initiatives. ICOMOS being one of the pioneers in this global discourse of threatened heritage, its role is strategically vital. 20 years after ICOMOS’s first attempts to initiate one of the first ‘Heritage at Risk’ programmes, this research is an opportunity to re-examine and analyse the effectiveness of ICOMOS’ ‘Heritage at Risk’ programme within the current organisational/ institutional landscape of initiatives in the field of heritage at risk, that ICOMOS is embedded in. It is also an opportunity to situate the programme within the diverse views of the heritage at risk framework and the continuing shifts in the foundational paradigms of the international discourse on heritage conservation. The purpose of this analysis is to guide programme improvement for optimising efforts in favour of cultural heritage at risk within and/ or beyond ICOMOS and improve their ability to contribute towards - safeguarding heritage at risk, increasing the resilience of cultural heritage and sustainable development. N2 - Das kulturelle Erbe ist vielfältigen Bedrohungen ausgesetzt, wie z. B. Vernachlässigung, Konflikten, Katastrophen durch natürliche und vom Menschen verursachte Gefahren, ungeplanten Infrastrukturprojekten, Klimawandel usw. Im Laufe der Zeit hat sich eine Reihe von Institutionen, Organisationen, Programmen und Initiativen herausgebildet, die sich mit der Problematik des gefährdeten Kulturerbes befassen, indem sie auf unterschiedliche Weise tätig werden, z. B. durch Lobbyarbeit, Erhaltungsmaßnahmen, Finanzierung, Sensibilisierung für bestimmte Stätten usw. Trotz der Anreize und der Unterstützung durch die verschiedenen Institutionen, Organisationen und Initiativen ist das kulturelle Erbe auch heute noch verschiedenen Bedrohungen ausgesetzt, wobei sich einige Faktoren noch verstärken und zu Schäden oder Verlusten an Kulturgütern führen. Obwohl die Gründe für diese Probleme vielfältig und komplex sind, ist einer der wichtigsten Faktoren, den es zu untersuchen gilt, das Wirken der verschiedenen "Heritage at Risk"-Programme oder -Initiativen. ICOMOS ist einer der Pioniere in diesem globalen Diskurs über bedrohtes Kulturerbe und spielt daher eine strategisch wichtige Rolle. 20 Jahre nach den ersten Bemühungen von ICOMOS, eines der ersten "Heritage at Risk"-Programme zu initiieren, bietet diese Untersuchung die Gelegenheit, die Wirksamkeit der "Heritage at Risk"-Programme von ICOMOS innerhalb der aktuellen organisatorisch-institutionellen Landschaft der Initiativen im Bereich des gefährdeten Kulturerbes, in die ICOMOS eingebettet ist, neu zu untersuchen und zu analysieren. Es ist auch eine Gelegenheit, das Programm innerhalb der verschiedenen Ansichten über das gefährdete Erbe und die anhaltenden Veränderungen in den grundlegenden Paradigmen des internationalen Diskurses über die Erhaltung des kulturellen Erbes einzuordnen. Der Zweck dieser Analyse ist es, das Programm zu verbessern, um die Bemühungen zugunsten des gefährdeten kulturellen Erbes innerhalb und/oder außerhalb von ICOMOS zu optimieren und ihre Fähigkeit zu verbessern, zum Schutz des gefährdeten Erbes, zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit des kulturellen Erbes und zur nachhaltigen Entwicklung beizutragen. KW - ICOMOS KW - Heritage at Risk KW - Preventive conservation KW - Post-disaster recovery KW - Sustainable development KW - Präventive Erhaltung KW - Wiederherstellung KW - Gefährdetes Kulturerbe KW - Nachhaltige Entwicklung KW - Denkmalpflege KW - Kulturerbe KW - Baudenkmal KW - Denkmal KW - Gefährdung KW - Denkmalpflege KW - Nachhaltigkeit KW - Kulturgüterschutz Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-56206 ER - TY - THES A1 - Babić, Milan T1 - GALS methodology for substrate noise reduction in mixed-signal integrated circuits T1 - GALS-Methodik zur Reduzierung des Substratrauschens in integrierten Schaltkreisen mit gemischten Signalen N2 - Mixed signal integrated circuits (MSICs) contain both analog and digital circuitry, integrated together on the same die. While this integration brings many benefits, it also gives rise to the issue of substrate noise coupling between the noisy digital circuitry and noise-sensitive analog circuitry. In order to counteract this issue, various substrate noise reduction methodologies had been developed so far. This thesis explores a new approach in substrate noise reduction – using a GALS (globally-synchronous, locally-asynchronous) design strategy for the digital part of a MSIC, in order to reduce the noise generation at its source. GALS architectures consist of several locally synchronous modules (LSMs) which communicate asynchronously to each other. By converting an initially synchronous architecture of digital circuitry into a GALS architecture, simultaneous switching noise generated by this circuitry can be reduced. While GALS had already been used for reducing other types of simultaneous switching noise, this is, to the best of the author’s knowledge, the first attempt to develop a GALS-based methodology for substrate noise reduction. In order to be able to theoretically analyze GALS-based methodologies for substrate noise suppression, corresponding models at high abstraction level for substrate noise generation and substrate noise propagation in lightly doped substrates (which is a type of substrate mostly used for MSICs) have been developed. These models have further been used for developing two new GALS-based substrate noise reduction methodologies: harmonic-balanced plesiochronous GALS partitioning (HB) and harmonic-and-area-based plesiochronous GALS partitioning with power domain separation (HAB). A theoretical analysis has shown that HB can reach substrate noise attenuation of up to 20log⁡(M), where M is the number of LSMs of the resulting GALS system. On the other hand, the attenuation achievable by HAB depends on the distribution of switching current harmonics and area among the partitions, as well as from the substrate itself. For each of the two methodologies, a suitable partitioning procedure for a practical application has been developed; these partitionig procedures have been numerically evaluated in MATLAB. HB has further been embedded within the EMIAS CAD tool, where it has been evaluated on a real design example – a wireless sensor node. A special case of HAB for low frequencies has been applied for developing a test chip called SGE (power domain Separation and Galsification Experiment). The measurements on silicon have proved the applicability of the methodology. N2 - Integrierte Schaltkreise mit gemischten Signalen (MSICs) enthalten sowohl analoge als auch digitale Schaltungen, die zusammen auf demselben Chip integriert sind. Während diese Integration viele Vorteile gewährt, führt sie anderseits zur Kopplung des Substratrauschens zwischen den rauschgenerierenden digitalen Schaltungen und rauschempfindlichen analogen Schaltungen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, wurden bisher verschiedene Methoden zur Reduzierung des Substratrauschens entwickelt. In dieser Dissertation wird ein neuer Ansatz zur Reduzierung des Substratrauschens untersucht – Verwendung der GALS (global-asynchron, lokal-synchron) Entwicklungsstrategie für den digitalen Teil des MSICs, um die Erzeugung des Rauschens an seiner Quelle zu reduzieren. GALS Architekturen bestehen aus mehreren lokal-synchronen Modulen (LSMs), die miteinander asynchron kommunizieren. Durch Umwandlung der synchronen Architektur eines digitalen Schaltkreises in eine GALS Architektur kann das vom Schaltkreis erzeugte simultane Schaltungsrauschen signifikant reduziert werden. Während GALS schon zur Reduzierung von anderen Arten des simultanes Schaltrauschens eingesetzt wurde, ist das, nach bestem Wissen des Autors, der erste Versuch, eine GALS-basierte Methodik zur Reduzierung des Substratrauschens zu entwickeln. Um GALS-basierte Methoden zur Unterdrückung des Substratrauschens theoretisch analysieren zu können, wurden die entsprechenden Modellen zur Erzeugung des Substratrauschens und zur Übertragung des Substratrauschens durch schwach-dotierte Substrate (die meistgenutzte Art der Substrate für MSICs) auf hohem Abstraktionsniveau entwickelt. Diese Modellen wurden zur Entwicklung der zwei neuen GALS-basierten Methoden zur Reduzierung des Substratrauschens benutzt: „Harmonic-ballanced plesiochronous GALS partitioning“ (HB) und „Harmonic-and-area-based plesiochronous GALS partitioning with power domain separation“ (HAB). Eine theoretische Analyse hat gezeigt, dass durch HB eine Dämpfung des Substratrauschens bis 20log⁡(M) erreicht werden kann, wobei M die Anzahl der LSMs des resultierenden GALS Systems ist. Auf der anderen Seite, hängt die durch HAB erreichbare Dämpfung von der Verteilung der harmonischen Schwingungen des Schaltstroms und der Fläche unter den LSMs, sowie von dem Substrat ab. Zur praktischen Anwendung jeder dieser zwei Methoden wurde ein entsprechendes Verteilungsverfahren entwickelt; diese Verteilungsverfahren wurden dann in MATLAB numerisch evaluiert. HB wurde in den EMIAS CAD Werkzeug eingebunden und so auf einem Beispiel des realen Entwurfs – einem drahtlosen Sensorknoten – evaluiert. Ein Sonderfall des HABs für tiefe Frequenzen wurde angewendet, um ein Testchip namens SGE (power domain Separation and Galsification Experiment) zu entwickeln. Die Anwendbarkeit der Methode wurde durch die Messungen auf dem Silizium nachgewiesen. KW - GALS KW - Plesiochronous clocking KW - Simultaneous switching noise KW - Substrate noise KW - MSIC KW - Plesiochrones Takten KW - Simultanes Schaltrauschen KW - Substratrauschen KW - Partitionierung KW - LSM KW - GALS KW - Mixed-Signal-Schaltung KW - Rauschunterdrückung Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57264 ER - TY - THES A1 - Markova-Nenova, Nonka T1 - Distributive aspects in the design of payments for ecosystem services and agri-environmental schemes T1 - Verteilungsaspekte im Design von Zahlungen für Ökosystemleistungen und Agrarumweltprogrammen N2 - Payments for ecosystem services (PES) and agri-environmental schemes (AES) are often introduced with the goal to counteract overexploitation of natural habitats and biodiversity loss in forests and agricultural landscapes. Their ecological effectiveness and cost-effectiveness have been, however, repeatedly questioned in the literature. One way of increasing the cost-effectiveness of such schemes is spatial differentiation of payments, which reflects regional differences in conservation benefits and costs and thus maximizes the ecological effect achieved with available financial resources. Another major critique for PES and AES is that they often pursue poverty alleviation and rural development objectives, which can compromise their cost-effectiveness. As the Tinbergen rule in economic theory suggests, each policy goal requires a separate policy instrument. However, as other policy instruments, PES and AES have distributional effects. Especially in developing countries, where governments are often weak and less able to successfully implement multiple policies, the distributional effects might not be adequately addressed. The distributional implications of PES and AES could even have an adverse effect on the cost-effectiveness of the schemes, if due to low acceptance among the potential ecosystem service (ES) providers, participation rates in these voluntary schemes are lower than optimal or if transaction costs are affected. From an economic perspective, if distributional goals are important for the design of PES and AES, the fairness preferences of potential ES buyers should be considered. This thesis uses three case studies to address selected aspects of distribution and fairness in PES and AES from different perspectives. It provides insights into the preferences of potential ES buyers in Germany for distribution and other fairness aspects in PES and AES using two choice experiments and analyses possible distributional effects of cost-effective homogeneous and regionalized payments in AES. The surveys among potential ES buyers suggest preferences for maximin and equal distribution of payments, and preferences for animal welfare and biodiversity conservation (for local as well as for distant biodiversity), which could be directions for improvement of AES and PES. Regarding distributional impacts of AES, a trade-off between equality and cost-effectiveness is confirmed. Equity generally increases with improved cost-effectiveness of homogeneous payments. Spatially differentiated payments improve the cost-effectiveness substantially, by aligning the payments to the regional costs and the measures to the regional specifics and potential ecological benefits. However, they have substantial redistribution effects, poorer regions are adversely affected. This shows the importance of analyzing the distributional implications of cost-effective AES and PES on different spatial levels and calls for a holistic approach in policy evaluation and implementation. N2 - Zahlungen für Ökosystemleistungen (PES) und Agrarumweltprogramme (AUP) sollen der Übernutzung natürlicher Lebensräume und dem Biodiversitätsverlust in Wäldern und Agrarlandschaften entgegenwirken. Ihre ökologische Wirksamkeit und Kosteneffektivität werden jedoch in der Literatur wiederholt in Frage gestellt. Ein Weg zu mehr Kosteneffektivität ist die räumliche Differenzierung der Zahlungen, welche regionale Unterschiede in Nutzen und Kosten der Maßnahmen widerspiegelt und so den mit den verfügbaren Finanzmitteln erzielten ökologischen Effekt maximiert. Eine weitere Kritik an PES und AUP ist, dass sie häufig auch Armutsbekämpfung und ländliche Entwicklung als Ziele verfolgen, was zu weniger Kosteneffektivität führt. Wie die ökonomische Tinbergen-Regel vorschlägt, erfordern unterschiedliche politische Ziele unterschiedliche politische Instrumente. Wie andere politische Instrumente haben auch PES und AUP jedoch Verteilungswirkungen. Insbesondere in Entwicklungsländern, wo Regierungen häufig schwach und oft nicht in der Lage sind, mehrere politische Instrumente erfolgreich umzusetzen, werden die Verteilungseffekte möglicherweise nicht ausreichend berücksichtigt. Die Verteilungswirkungen können sich auch negativ auf die Kosteneffektivität auswirken, wenn aufgrund geringer Akzeptanz der potenziellen Anbieter von Ökosystemdienstleistungen (ES) die Beteiligung an diesen freiwilligen Systemen gering ist. Wenn Verteilungsziele für das Design von PES und AUP wichtig sind, sollten aus ökonomischer Sicht die Fairnesspräferenzen potenzieller ES-Käufer berücksichtigt werden. Diese Arbeit untersucht, anhand drei Fallstudien, ausgewählte Aspekte der Verteilung und Fairness in PES und AUP aus verschiedenen Perspektiven. Sie bietet Einblicke in die Präferenzen potenzieller ES-Käufer in Deutschland für Verteilungs- und andere Fairnessaspekte in PES und AUP anhand von zwei Choice-Experimenten und analysiert mögliche Verteilungswirkungen kosteneffektiver homogener und regional-differenzierter Zahlungen in AUP. Die Analyse unter potenziellen ES-Käufern legt Präferenzen für eine maximin Verteilung und Gleichverteilung der Zahlungen, sowie für den Tierschutz und den Erhalt der Biodiversität. In diese Richtungen könnten AUP und PES weiterentwickelt werden. In Bezug auf Verteilungseffekte von AUP wird ein Trade-off zwischen Gleichheit und Kostenwirkeffektivität bestätigt. Gerechtigkeit anhand der Verteilung der Produzentenrente steigt im Allgemeinen mit verbesserter Kosteneffektivität homogener Zahlungen. Räumlich differenzierte Zahlungen steigern die Kosteneffektivität erheblich, durch Anpassung der Zahlungen an den regionalen Kosten, und der Maßnahmen an den spezifischen regionalen Gegebenheiten, haben jedoch erhebliche Umverteilungseffekte - ärmere Regionen werden beeinträchtigt. Dies zeigt, wie wichtig ein ganzheitlicher Ansatz bei der Bewertung und Umsetzung dieser Instrumente ist, der auch Verteilungswirkungen auf verschiedenen räumlichen Ebenen berücksichtigt. KW - Agri-environmental schemes KW - Distribution KW - Fairness KW - Choice experiments KW - Regionalization KW - Agrarumweltprogramme KW - Verteilung KW - Gerechtigkeit KW - Choice Experimente KW - Regionalisierung KW - Ausgleichszahlung KW - Ökosystemdienstleistung KW - Effektivität KW - Regionale Inzidenz Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58185 ER -