Die Dissertation besteht aus drei Kapiteln. Im ersten Kapitel wird unter der Bezeichnung “Adjustment Utility” eine neue Komponente individuellen Nutzens eingeführt. Mit einem Experiment, daß ich mit Studenten durchgeführt habe, zeige ich erst, daß diese Nutzenkomponente existiert. Dann entwickele ich ein Modell, welches aufzeigt, wann und in welcher Weise Adjustment Utility den Gesamtnutzen von Individuen sowie ihr ökonomisch relevantes Entscheidungsverhalten beeinflußt. Daten zu HIV Infektionen und der Verwendung von Kondomen in Deutschland zeigt die Relevanz der Modellergebnisse. Das zweite Kapitel betrachtet ein weiteres Experiment, welches zeigt, daß Individuen absichtlich imitieren, auch in Situationen, in denen sie durch Imitation nichts lernen können. Das ergänzt die bisherige experimentelle Forschung, die zwar zeigen konnte, daß individuelles Verhalten mit Imitationsmotiven konsistent ist, bei der das beobachtete Verhalten sich jedoch auch mit genuinen Lernmotiven erklären ließ. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse des Experiments, daß bei der Wahl dessen, den die Individuen imitieren, sie die Ergebnisse ihrer Mitspieler über mehrere Runden berücksichtigen, statt nur das Ergebnis der letzten Runde, wie in der Literatur meist angenommen. Abschließend analysiere ich im dritten Kapitel die Frage, ob staatliche Banken aufgrund der staatlichen Einlagengarantie einen Wettbewerbsvorteil gegenüber privaten Banken haben. Staatliche Banken unterliegen Einschränkungen ihrer Geschäftsstrategie, die durch ihr Mandat begründet sind, die wirtschaftliche Entwicklung zu unterstützen. Das heißt, daß staatliche Banken nicht öffentlich erklären können, alle Kreditnehmer, welche sich in finanziellen Schwierigkeiten befinden, dem Konkurs zu überlassen. Diese Einschränkung gibt privaten Banken die Möglichkeiten, Kreditnehmer durch Selbstselektion zu separieren, in den Markt einzutreten und sogar im Gleichgewicht Gewinne zu erwirtschaften. / The dissertation consists of three chapters. The first chapter considers a novel component of individual utility, which I term “adjustment utility”. In a classroom experiment, I first show that this component of utility exists. I then develop a model to show when and in what way adjustment utility affects overall utility and economic decision making. Data on HIV infections and use of condoms in Germany shows the relevance of the results. For the second chapter I conducted an experiment, which shows that individuals imitate intentionally, even in settings where they cannot learn anything by doing so. This complements previous experimental research, which could show that individual behavior is consistent with imitation motives, but where behavior could also be explained by learning motives. In addition, the results show that when subjects choose whom to imitate, they consider the results of other players over several periods, rather than only of the last period, as assumed in previous work. Finally, in the third chapter, I analyze the question whether state-owned banks have a competitive advantage over private banks due to a state guarantee on their deposits. State-owned banks face a restriction of their business strategies, which is due to their mandate of “supporting economic development”. As a consequence, state-owned banks cannot publicly declare to liquidate all borrowers in financial distress. This offers private banks the opportunity to separate borrowers by self-selection, enter the market and make profits in equilibrium.

In dieser Arbeit untersuchen wir Superlösungen stochastischer Rückwärtsdifferentialgleichungen (BSDEs) und ein Gleichgewichtsmodell angewandt auf zwei spezifische verallgemeinerte Capital Asset Pricing Models (CAPMs). Unter der Annahme, dass Generatoren der BSDEs unterhalbstetig und von unten durch eine affine Funktion der Kontrollvariablen beschränkt sind sowie eine spezifische Normalisierungseigenschaft erfüllen, beweisen wir Existenz und Eindeutigkeit der minimalen Superlösung, wobei wir Semimartingalkonvergenz und eine geeignet definierte Präorder in Verbindung mit dem Zornschen Lemma nutzen. Anschließend betrachten wir konvexe Generatoren und restringieren admissible Kontrollen auf stetige Semimartingale, wobei wir eine Abhängigkeit des Generators von den Zerlegungsteilen zulassen. Wir beweisen Existenz von Superlösungen, die an endlich vielen Zeitpunkten minimal sind. Neben Stabilitätsresultaten für den nichtlinearen Operator, der einer Endbedingung den Wert der minimalen Superlösung zum Zeitpunk null zuordnet, leiten wir dessen duale Darstellung her und geben eine explizite Form dieser im Falle eines quadratischen Generators an. Ferner geben wir mittels der Dualität Bedingungen für die Existenz von Lösungen unter Nebenbedingungen. Im zweiten Teil der Arbeit behandeln wir ein Gleichgewichtsmodell in stetiger Zeit für verallgemeinerte CAPMs, das endlich viele Agenten und Finanzprodukte umfasst. Die Agenten maximieren exponentielle Nutzenfunktionen und ihre Anfangsausstattung wird von den gehandelten Produkten aufgespannt. Wir zeigen Existenz eines Gleichgewichts, in welchem die optimalen Handelsstrategien konstant sind und von jeweiliger Risikoaversion und Anfangsausstattung abhängen. Hiernach werden affine Prozesse sowie die Theorie des sogenannten Information-based Asset Pricing zur Modellierung herangezogen. Wir leiten semi-explizite Preisformeln her, die sich für effiziente numerische Berechnungen eignen, da keine Monte-Carlo-Methoden gebraucht werden. / In this thesis we study supersolutions of backward stochastic differential equations (BSDEs) and equilibrium pricing within two specific generalized capital asset pricing models (CAPMs). In the first part of the thesis we begin by assuming that the generators of the BSDEs under consideration are jointly lower semicontinuous, bounded from below by an affine function of the control variable, and satisfy a specific normalization property. We prove the existence and uniqueness of the minimal supersolution making use of a particular kind of semimartingale convergence and a suitably defined preorder in combination with Zorn''s lemma. Next, we assume generators to be convex and introduce constraints by restricting admissible controls to continuous semimartingales, where we allow for a dependence of the generator on the respective decomposition parts. We prove existence of supersolutions that are minimal at finitely many fixed times. Besides providing stability results for the non-linear operator that maps a terminal condition to the value of the minimal supersolution at time zero, we give a dual representation of it, including an explicit computation of the conjugate in the case of a quadratic generator, and derive conditions for the existence of solutions under constraints by means of the duality results. In the second part of the thesis we study equilibrium pricing in continuous time within generalized CAPMs. Our model comprises finitely many economic agents and tradable securities. The agents seek to maximize exponential utilities and their endowments are spanned by the securities. We show that an equilibrium exists and the agents'' optimal trading strategies are constant and dependent on their risk aversion and endowment. Affine processes, and the theory of information-based asset pricing are then used for modeling purposes. We derive semi-explicit pricing formulae which lend themselves to efficient numerical computations, as no Monte Carlo methods are needed.

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Computer hardware and software laid the foundation for fundamental innovations in science, technology, economics and society. Novel application areas generate an ever-increasing demand for computation power and storage capacities. Classic CMOS-based hardware and the von Neumann architecture are approaching their limits in miniaturization, power density and communication speed. To meet future demands, researchers work on new device technologies and architecture approaches which in turn require new algorithms and a hardware/software co-design to exploit their capabilities. Since the overall system heterogeneity and complexity increases, the challenge is to build systems with these technologies that are both correct and performant by design. Formal methods in general and model checking in particular are established verification methods in hardware design, and have been successfully applied to many hardware, software and integrated hardware/software systems. In many systems, probabilistic effects arise naturally, e.g., from input patterns, production variations or the occurrence of faults. Probabilistic model checking facilitates the quantitative analysis of performance and reliability measures in stochastic models that formalize this probabilism. The interdisciplinary research project Center for Advancing Electronics Dresden, cfaed for short, aims to explore hardware and software technologies for future information processing systems. It joins the research efforts of different groups working on technologies for all system layers ranging from transistor device research over system architecture up to the application layer. The collaborations among the groups showed a demand for new formal methods and enhanced tools to assist the design and analysis of technologies at all system layers and their cross-layer integration. Addressing these needs is the goal of this thesis. This work contributes to probabilistic model checking for Markovian models with new methods to compute two essential measures in the analysis of hardware/software systems and a method to tackle the state-space explosion problem: 1) Conditional probabilities are well known in stochastic theory and statistics, but efficient methods did not exist to compute conditional expectations in Markov chains and extremal conditional probabilities in Markov decision processes. This thesis develops new polynomial-time algorithms, and it provides a mature implementation for the probabilistic model checker PRISM. 2) Relativized long-run and relativized conditional long-run averages are proposed in this work to reason about probabilities and expectations in Markov chains on the long run when zooming into sets of states or paths. Both types of long-run averages are implemented for PRISM. 3) Symmetry reduction is an effective abstraction technique to tame the state-space explosion problem. However, state-of-the-art probabilistic model checkers apply it only after building the full model and offer no support for specifying non-trivial symmetric components. This thesis fills this gap with a modeling language based on symmetric program graphs that facilitates symmetry reduction on the source level. The new language can be integrated seamlessly into the PRISM modeling language. This work contributes to the research on future hardware/software systems in cfaed with three practical studies that are enabled by the developed methods and their implementations. 1) To confirm relevance of the new methods in practice and to validate the results, the first study analyzes a well-understood synchronization protocol, a test-and-test-and-set spinlock. Beyond this confirmation, the analysis demonstrates the capability to compute properties that are hardly accessible to measurements. 2) Probabilistic write-copy/select is an alternative protocol to overcome the scalability issues of classic resource-locking mechanisms. A quantitative analysis verifies the protocol's principle of operation and evaluates the performance trade-offs to guide future implementations of the protocol. 3) The impact of a new device technology is hard to estimate since circuit-level simulations are not available in the early stages of research. This thesis proposes a formal framework to model and analyze circuit designs for novel transistor technologies. It encompasses an operational model of electrical circuits, a functional model of polarity-controllable transistor devices and algorithms for design space exploration in order to find optimal circuit designs using probabilistic model checking. A practical study assesses the model accuracy for a lab-device based on germanium nanowires and performs an automated exploration and performance analysis of the design space of a given switching function. The experiments demonstrate how the framework enables an early systematic design space exploration and performance evaluation of circuits for experimental transistor devices.:1. Introduction 1.1 Related Work 2. Preliminaries 3. Conditional Probabilities in Markovian Models 3.1 Methods for Discrete- and Continuous-Time Markov Chains 3.2 Reset Method for Markov Decision Processes 3.3 Implementation 3.4 Evaluation and Comparative Studies 3.5 Conclusion 4. Long-Run Averages in Markov Chains 4.1 Relativized Long-Run Average 4.2 Conditional State Evolution 4.3 Implementation 4.4 Conclusion 5. Language-Support for Immediate Symmetry Reduction 5.1 Probabilistic Program Graphs 5.2 Symmetric Probabilistic Program Graphs 5.3 Implementation 5.4 Conclusion 6. Practical Applications of the Developed Techniques 6.1 Test-and-Test-and-Set Spinlock: Quantitative Analysis of an Established Protocol 6.2 Probabilistic Write/Copy-Select: Quantitative Analysis as Design Guide for a Novel Protocol 6.3 Circuit Design for Future Transistor Technologies: Evaluating Polarity-Controllable Multiple-Gate FETs 7. Conclusion Bibliography Appendices A. Conditional Probabilities and Expectations A.1 Selection of Benchmark Models A.2 Additional Benchmark Results A.3 Comparison PRISM vs. Storm B. Language-Support for Immediate Symmetry Reduction B.1 Syntax of the PRISM Modeling Language B.2 Multi-Core Example C. Practical Applications of the Developed Techniques C.1 Test-and-Test-and-Set Spinlock C.2 Probabilistic Write/Copy-Select C.3 Circuit Design for Future Transistor Technologies

Erwartungen spielen eine zentrale Rolle in der menschlichen Handlungssteuerung. Trotz ihrer Rolle in verschiedenen psychologischen Theorien, werden Erwartungen unterschiedlich operationalisiert (was zu teilweise widersprüchlichen Ergebnissen führt) und dabei oft nur indirekt über Hinweisreize(Cues) gemessen bzw. induziert. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Frage, wie sich selbst-generierte und cue-induzierte Erwartungen qualitativ unterscheiden, wie die beiden Erwartungsformen interagieren und welche Art der Operationalisierung zur Messung von Erwartungen zielführender ist. In den beschriebenen Experimenten hatten Proband_innen die Aufgabe, eine Erwartung zu verbalisieren und so schnell und akkurat wie möglich auf einen Stimulus zu reagieren, der diese Erwartung entweder erfüllt(match) oder davon abweicht(mismatch). Die Erwartung konnte dabei durch Vorlesen eines Cues oder die Benennung einer selbst-generierten Erwartung verbalisiert werden. Dabei wurden das Abstraktionslevel der Erwartung, die Art der Reaktion und der Vergleich der beiden Erwartungsformen (innerhalb vs. zwischen verschiedenen Trials) variiert. Bei einem Experiment, das einen genaueren Vergleich von cue-induzierten zu selbst-generierten Erwartungen erlaubt, konnte der größere Effekt von selbst-generierten Erwartungen bestätigt werden. Es wird gezeigt und diskutiert, dass und wie sich selbst-generierte Erwartungseffekte qualitativ von cue-induzierten Effekten unterscheiden. Am konkreten Beispiel von Konflikterwartungen können verbalisierte selbst-generierte Erwartungen eine zuvor widersprüchliche Forschungslage zum Einfluss von Erwartungen auf sequentielle Konflikteffekte konsolidieren. Die Effekte von selbst-generierten und cue-induzierten Erwartungen sind nicht additiv und der Effekt eines Cues wird nicht durch eine abweichende selbst-generierte Erwartung zunichte gemacht. In Anbetracht dieser Ergebnisse diskutiere ich kritisch die Operationalisierung von Erwartungen als Cues. / Expectations help to guide human behavior. For example, responses to expected events/stimuli are faster and less error prone than to unexpected events. In spite of their role in different psychological theories and corresponding experiments the operationalization of expectations is heterogeneous (which can lead to contradictory results) and very often conducted indirectly via cues. The research summarized in this dissertation dealt with the question how cue-induced and self-generated expectations differ qualitatively, how both types of expectations interact and which operationalization of measuring expectations is more adequate. In the summarized experiments participants had the task to verbalize an expectation and then respond accurately as fast as possible to a presented stimulus which could match or mismatch the expectation. The verbalization could either consist of reading aloud a cue or verbalize a self-generated expectation. In the different studies the features/abstraction of the expectations (and stimuli), the type of response, and the way how the effects of the two types of expectation were measured (within or between trials) were varied. In a setting that allows a stricter comparison of cue-induced and self-generated expectations than in previous studies the larger effect of self-generated expectations could be replicated. I confirm and discuss that and how verbalized self-generated expectation effects differ qualitatively from cue-induced effects. On the specific example of conflict expectations, the use of verbalized self-generated expectations can consolidate previous contradictory findings, e.g. about the influence of expectations on the sequential congruency effect. The effects of self-generated and cue-induced expectations are not additive and the effect of a cue is not cancelled if a diverging self-generated expectation is verbalized. In view of these results I critically discuss the operationalization of expectations as cues.

Wirtschaftsprognosen sollen die Unsicherheit bezüglich der zukünftigen wirtschaftlichen Entwicklung mindern und Planungsprozesse von Regierungen und Unternehmen unterstützen. Empirische Studien bescheinigen ihnen jedoch in aller Regel ein unbefriedigendes Qualitätsniveau. Auf der Suche nach den Ursachen hat sich in Form der rationalen Erwartungsbildung eine zentrale Grundforderung an  die Prognostiker herausgebildet. So müssten offensichtliche und systematische Fehler, wie bspw. regelmäßige Überschätzungen, mit der Zeit erkannt und abgestellt werden. Die erste Studie der Dissertation übt Kritik am vorherrschenden Verständnis der Rationalität. Dieses ist zu weitreichend, weshalb den Prognostikern die Rationalität voreilig abgesprochen wird. Anhand einer neuen empirischen Herangehensweise wird deutlich, dass die Prognosen aus einem anderen Blickwinkel heraus durchaus als rational angesehen werden können. Der zweite Aufsatz zeigt auf, dass in Form von Befragungsergebnissen öffentlich verfügbare Informationen bestehen, die bei geeigneter Verwendung zu einer Verbesserung der Qualität von Konjunkturprognosen beitragen würden. Die Rationalität dieser Prognosen ist daher stark eingeschränkt. Im dritten Papier erfolgt eine Analyse von Prognoserevisionen und deren Ursachen. Dabei zeigt sich, dass es keinen Zusammenhang zwischen der Rationalität und der Qualität der untersuchten Prognosezeitreihen gibt. Die vierte Studie dient der Präsentation der Ergebnisse eines Prognoseplanspiels, welches den Vergleich der Prognosen von Amateuren und Experten zum Ziel hatte. Es stellt sich heraus, dass die Prognosefehler erhebliche Übereinstimmungen aufweisen.