TY - THES A1 - Melnichenko, Anna T1 - Selfish Creation of Realistic Networks N2 - Complex networks like the Internet or social networks are fundamental parts of our everyday lives. It is essential to understand their structural properties and how these networks are formed. A game-theoretic approach to network design problems has become of high interest in the last decades. The reason is that many real-world networks are the outcomes of decentralized strategic behavior of independent agents without central coordination. Fabrikant, Luthra, Maneva, Papadimitriou, and Schenker proposed a game-theoretic model aiming to explain the formation of the Internet-like networks. In this model, called the Network Creation Game, agents are associated with nodes of a network. Each agent seeks to maximize her centrality by establishing costly connections to other agents. The model is relatively simple but shows a high potential in modeling complex real-world networks. In this thesis, we contribute to the line of research on variants of the Network Creation Games. Inspired by real-world networks, we propose and analyze several novel network creation models. We aim to understand the impact of certain realistic modeling assumptions on the structure of the created networks and the involved agents’ behavior. The first natural additional objective that we consider is the network’s robustness. We consider a game where the agents seek to maximize their centrality and, at the same time, the stability of the created network against random edge failure. Our second point of interest is a model that incorporates an underlying geometry. We consider a network creation model where the agents correspond to points in some underlying space and where edge lengths are equal to the distances between the endpoints in that space. The geometric setting captures many physical real-world networks like transport networks and fiber-optic communication networks. We focus on the formation of social networks and consider two models that incorporate particular realistic behavior observed in real-world networks. In the first model, we embed the anti-preferential attachment link formation. Namely, we assume that the cost of the connection is proportional to the popularity of the targeted agent. Our second model is based on the observation that the probability of two persons to connect is inversely proportional to the length of their shortest chain of mutual acquaintances. For each of the four models above, we provide a complete game-theoretical analysis. In particular, we focus on distinctive structural properties of the equilibria, the hardness of computing a best response, the quality of equilibria in comparison to the centrally designed socially optimal networks. We also analyze the game dynamics, i.e., the process of sequential strategic improvements by the agents, and analyze the convergence to an equilibrium state and its properties. N2 - Komplexe Netzwerke, wie das Internet oder soziale Netzwerke, sind fundamentale Bestandteile unseres Alltags. Deshalb ist es wichtig, ihre strukturellen Eigenschaften zu verstehen und zu wissen, wie sie gebildet werden. Um dies zu erreichen, wurden in den letzten Jahrzehnten spieltheoretische Ansätze für Netzwerkdesignprobleme populär. Der Grund dafür ist, dass viele reale Netzwerke das Ergebnis von dezentralem strategischem Verhalten unabhängiger Agenten ohne zentrale Koordination sind. Fabrikant, Luthra, Maneva, Papadimitriou und Schenker haben ein solches spieltheoretisches Modell vorgeschlagen, um die Entstehung von internetähnlichen Netzwerken zu erklären. In diesem Modell, dem sogenannten Network Creation Game, repräsentieren die Agenten die Knoten eines Netzwerks. Jeder Agent versucht, durch den Kauf von Verbindungen zu anderen Agenten seine Zentralität im erzeugten Netzwerk zu maximieren. Dieses Modell ist relativ einfach, aber es hat ein großes Potenzial, reale Netzwerke modellieren zu können. In der vorliegenden Arbeit tragen wir zur aktuellen Forschungsrichtung, die sich der Untersuchung von Varianten der Network Creation Games widmet, bei. Inspiriert von realen Netzwerken, schlagen wir verschiedene neuartige Netzwerkbildungsmodelle vor und analysieren diese. Wir wollen hierbei die Auswirkungen bestimmter realistischer Modellierungsannahmen auf die Struktur der erstellten Netzwerke und das Verhalten der beteiligten Agenten verstehen. Die erste natürliche zusätzliche Modellierungsannahme, die wir betrachten, ist ein Fokus auf die Robustheit des erzeugten Netzwerks. In diesem Modell haben die Agenten das Ziel, ihre Zentralität zu maximieren und gleichzeitig das erstellte Netzwerk robust gegenüber zufällige Verbindungsausfälle zu machen. Das zweite neue Modell, das wir hier betrachten, bezieht eine zu Grunde liegende Geometrie mit ein. Hierbei entspricht jeder Agent einem Punkt in einem gegebenen Raum und die Länge einer Netzwerkverbindung entspricht der Distanz zwischen den jeweiligen Endpunkten in diesem Raum. Diese geometrische Variante erlaubt die Modellierung vieler realer physischer Netzwerke, wie z.B. Transportnetzwerke und Glasfaserkommunikationsnetzwerke. Des Weiteren fokussieren wir uns auf die Bildung von sozialen Netzwerken und betrachten zwei Modelle, die ein bestimmtes realistisches Verhalten einbeziehen, das in realen sozialen Netzwerken beobachtet werden kann. Das erste Modell basiert auf einer anti-präferentiellen Kantenerzeugung. Dabei nehmen wir an, dass die Kosten einer Verbindung proportional zur Popularität des Agenten am anderen Endpunkt sind. Das zweite betrachtete Modell basiert auf der Beobachtung, dass die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Personen verbunden sind, proportional zur Länge ihrer kürzesten Kette von gegenseitigen Bekanntschaften ist. Für jedes der vier oben genannten Modelle liefern wir eine komplette spieltheoretische Analyse. Insbesondere fokussieren wir uns auf charakteristische strukturelle Eigenschaften der spieltheoretischen Gleichgewichte, die Komplexität der Berechnung einer optimalen Strategie und die Qualität der Gleichgewichte im Vergleich zu den zentral entworfenen sozial optimalen Netzwerken. Außerdem analysieren wir die Spieldynamik, d.h. den Prozess von sequentiellen verbessernden Strategieänderungen der Agenten. Dabei untersuchen wir die Konvergenz zu einem Gleichgewichtszustand und die Eigenschaften solcher Konvergenzprozesse. T2 - Spieltheoretische Erzeugung von realistischen Netzwerken KW - Algorithmic Game Theory KW - Network Creation Game KW - Price of Anarchy KW - Nash Equilibrium KW - Game Dynamics KW - Computational Hardness KW - Algorithmische Spieltheorie KW - Network Creation Game KW - Preis der Anarchie KW - Spieldynamik KW - Komplexität der Berechnung Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-548141 ER - TY - THES A1 - Rigamonti, Lia T1 - Use of digital media for remote instruction in exercise sciences education and research N2 - To grant high-quality evidence-based research in the field of exercise sciences, it is often necessary for various institutions to collaborate over longer distances and internationally. Here, not only with regard to the recent COVID-19-pandemic, digital means provide new options for remote scientific exchanges. This thesis is meant to analyse and test digital opportunities to support the dissemination of knowledge and instruction of investigators about defined examination protocols in an international multi-center context. The project consisted of three studies. The first study, a questionnaire-based survey, aimed at learning about the opinions and preferences of digital learning or social media among students of sport science faculties in two universities each in Germany, the UK and Italy. Based on these findings, in a second study, an examination video of an ultrasound determination of the intima-media-thickness and diameter of an artery was distributed by a messenger app to doctors and nursing personnel as simulated investigators and efficacy of the test setting was analysed. Finally, a third study integrated the use of an augmented reality device for direct remote supervision of the same ultrasound examinations in a long-distance international setting with international experts from the fields of engineering and sports science and later remote supervision of augmented reality equipped physicians performing a given task. The first study with 229 participating students revealed a high preference for YouTube to receive video-based knowledge as well as a preference for using WhatsApp and Facebook for peer-to-peer contacts for learning purposes and to exchange and discuss knowledge. In the second study, video-based instructions send by WhatsApp messenger showed high approval of the setup in both study groups, one with doctors familiar with the use of ultrasound technology as well as one with nursing staff who were not familiar with the device, with similar results in overall time of performance and the measurements of the femoral arteries. In the third and final study, experts from different continents were connected remotely to the examination site via an augmented reality device with good transmission quality. The remote supervision to doctors ́ examination produced a good interrater correlation. Experiences with the augmented reality-based setting were rated as highly positive by the participants. Potential benefits of this technique were seen in the fields of education, movement analysis, and supervision. Concluding, the findings of this thesis were able to suggest modern and addressee- centred digital solutions to enhance the understanding of given examinations techniques of potential investigators in exercise science research projects. Head-mounted augmented reality devices have a special value and may be recommended for collaborative research projects with physical examination–based research questions. While the established setting should be further investigated in prospective clinical studies, digital competencies of future researchers should already be enhanced during the early stages of their education. N2 - Um qualitativ hochwertige, evidenzbasierte Forschung im Bereich der Bewegungswissenschaften zu gewährleisten, ist es oft notwendig, dass verschiedene Einrichtungen über größere Entfernungen und international zusammenarbeiten. Hier bieten digitale Mittel, nicht nur im Hinblick auf die aktuelle COVID-19-Pandemie, neue Möglichkeiten des wissenschaftlichen Austauschs aus der Ferne. In dieser Arbeit sollen digitale Möglichkeiten zur Unterstützung der Wissensverbreitung und der Instruktion von Untersuchern über definierte Untersuchungsprotokolle in einem internationalen multizentrischen Kontext analysiert und getestet werden. Das Projekt bestand aus drei Studien. Die erste Studie, eine fragebogenbasierte Umfrage, zielte darauf ab, die Meinungen und Präferenzen von Studierenden sportwissenschaftlicher Fakultäten an je zwei Universitäten in Deutschland, Großbritannien und Italien in Bezug auf digitales Lernen oder soziale Medien zu erfahren. Darauf aufbauend wurde in einer zweiten Studie ein Untersuchungsvideo einer Ultraschallbestimmung der Intima-Media-Dicke und des Durchmessers einer Arterie mittels einer Messenger-App an Ärzt*innen und Pflegepersonal als simulierte Untersucher verteilt und die Wirksamkeit des Testsettings analysiert. Schließlich wurde in einer dritten Studie die Verwendung eines Augmented-Reality-Geräts zur direkten Fernüberwachung derselben Ultraschalluntersuchungen in einem internationalen Umfeld mit internationalen Experten aus den Bereichen Ingenieurwesen und Sportwissenschaft und später zur Fernüberwachung von mit Augmented Reality ausgestatteten Ärzt*innen bei der Durchführung einer bestimmten Aufgabe integriert. Die erste Studie mit 229 teilnehmenden Studierenden ergab eine hohe Präferenz für YouTube, um videobasiertes Wissen zu erhalten, sowie eine Präferenz für die Nutzung von WhatsApp und Facebook für Peer-to-Peer-Kontakte zu Lernzwecken und zum Austausch und zur Diskussion von Wissen. In der zweiten Studie zeigten videobasierte Anleitungen, die per WhatsApp-Messenger versandt wurden, eine hohe Akzeptanz in beiden Studiengruppen, sowohl bei Ärzt*innen, die mit der Anwendung der Ultraschalltechnologie vertraut waren, als auch bei dem Pflegepersonal, das mit dem Gerät nicht vertraut war, mit ähnlichen Ergebnissen bei der Gesamtdurchführungszeit und den Messungen der Oberschenkelarterien. In der dritten und letzten Studie wurden Experten aus verschiedenen Kontinenten über ein Augmented-Reality-Gerät mit guter Übertragungsqualität aus der Ferne mit dem Untersuchungsort verbunden. Die Fernüberwachung der ärztlichen Untersuchung ergab eine gute Interrater-Korrelation. Die Erfahrungen mit dem Augmented-Reality-basierten Setting wurden von den Teilnehmenden als sehr positiv bewertet. Potenzielle Vorteile dieser Technik wurden in den Bereichen Ausbildung, Bewegungsanalyse und Supervision gesehen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse dieser Arbeit moderne und adressatenorientierte digitale Lösungen vorschlagen können, um das Verständnis für bestimmte Untersuchungstechniken bei potenziellen Untersuchenden in bewegungswissenschaftlichen Forschungsprojekten zu verbessern. Kopfgetragene Augmented-Reality-Geräte haben einen besonderen Wert und können für kollaborative Forschungsprojekte mit untersuchungsbasierten Forschungsfragen empfohlen werden. Während das etablierte Setting in prospektiven klinischen Studien weiter untersucht werden sollte, sollten die digitalen Kompetenzen zukünftiger Forschenden bereits in den frühen Phasen ihrer Ausbildung verbessert werden. KW - digital media KW - remote instruction KW - exercise science KW - digitale Medien KW - Bewegungswissenschaft KW - Fernausbildung Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-583642 ER - TY - THES A1 - Ziemann, Niklas T1 - Four essays on the role of distance for economic decision-making T1 - Vier Studien zur Rolle von Distanzen für ökonomisches Entscheidungsverhalten N2 - Distances affect economic decision-making in numerous situations. The time at which we make a decision about future consumption has an impact on our consumption behavior. The spatial distance to employer, school or university impacts the place where we live and vice versa. The emotional closeness to other individuals influences our willingness to give money to them. This cumulative thesis aims to enrich the literature on the role of distance for economic decision-making. Thereby, each of my research projects sheds light on the impact of one kind of distance for efficient decision-making. N2 - Distanzen beeinflussen ökonomische Entscheidungen in vielen Situationen. Der Zeitpunkt an dem wir uns für zukünftige Ausgaben entscheiden, beeinflusst unser Konsumverhalten. Die räumliche Distanz zum Arbeitsgeber, zur Schule oder Universität beeinflusst die Wahl unseres Wohnortes und umgekehrt. Die emotionale Nähe zu anderen Menschen entscheidet darüber, ob wir diese finanziell unterstützen. Mit dieser kumulativen Doktorarbeit möchte ich die Literatur, die sich mit der Rolle von Distanzen für ökonomisches Entscheidungsverhalten beschäftigt, bereichern. Ich schaue mir in jedem meiner Forschungsprojekt an, wie eine Art von Distanz die Effizienz von Entscheidungen beeinflusst. KW - lab experiment KW - individual choices KW - Distanz KW - individuelle Entscheidungen KW - Laborexperiment KW - distance Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-591073 ER -