Estimation of the self-similarity exponent has attracted growing interest in recent decades and became a research subject in various fields and disciplines.
Real-world data exhibiting self-similar behavior and/or parametrized by self-similarity exponent (in particular Hurst exponent) have been collected
in different fields ranging from finance and human sciencies to hydrologic and traffic networks. Such rich classes of possible applications obligates researchers to investigate
qualitatively new methods for estimation of the self-similarity exponent as well as identification of long-range dependencies (or long memory).
In this thesis I present the Bayesian estimation of the Hurst exponent.
In contrast to previous methods, the Bayesian approach allows the possibility to calculate the point estimator and confidence intervals at the same time, bringing significant advantages in data-analysis as discussed in this thesis.
Moreover, it is also applicable to short data and unevenly sampled data, thus broadening the range of systems where the estimation of the Hurst exponent is possible.
Taking into account that one of the substantial classes of great interest in modeling is the class of Gaussian self-similar processes, this thesis
considers the realizations of the processes of fractional Brownian motion and fractional Gaussian noise. Additionally, applications to real-world data, such as the data of water level of the Nile River and
fixational eye movements are also discussed. / Die Abschätzung des Selbstähnlichkeitsexponenten hat in den letzten Jahr-zehnten an Aufmerksamkeit
gewonnen und ist in vielen wissenschaftlichen Gebieten und Disziplinen zu einem intensiven Forschungsthema geworden. Reelle Daten, die selbsähnliches Verhalten zeigen und/oder durch den Selbstähnlichkeitsexponenten (insbesondere durch den Hurst-Exponenten) parametrisiert werden, wurden in verschiedenen Gebieten gesammelt, die von Finanzwissenschaften über Humanwissenschaften bis zu Netzwerken in der Hydrologie und dem Verkehr reichen. Diese reiche Anzahl an möglichen Anwendungen verlangt von Forschern, neue Methoden zu entwickeln, um den Selbstähnlichkeitsexponenten abzuschätzen, sowie großskalige Abhängigkeiten zu erkennen.
In dieser Arbeit stelle ich die Bayessche Schätzung des Hurst-Exponenten vor. Im Unterschied zu früheren Methoden, erlaubt die Bayessche Herangehensweise die Berechnung von Punktschätzungen zusammen mit Konfidenzintervallen, was von bedeutendem Vorteil in der Datenanalyse ist, wie in der Arbeit diskutiert wird. Zudem ist diese Methode anwendbar auf kurze und unregelmäßig verteilte Datensätze, wodurch die Auswahl der möglichen Anwendung, wo der Hurst-Exponent geschätzt werden soll, stark erweitert wird. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass der Gauß'sche selbstähnliche Prozess von bedeutender Interesse in der Modellierung ist, werden in dieser Arbeit Realisierungen der Prozesse der fraktionalen Brown'schen Bewegung und des fraktionalen Gauß'schen Rauschens untersucht. Zusätzlich werden Anwendungen auf reelle Daten, wie Wasserstände des Nil und fixierte Augenbewegungen, diskutiert.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:Potsdam/oai:kobv.de-opus-ubp:6409 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Makarava, Natallia |
| Publisher | Universität Potsdam, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät. Institut für Physik und Astronomie |
| Source Sets | Potsdam University |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | Text.Thesis.Doctoral |
| Format | application/pdf |
| Rights | http://opus.kobv.de/ubp/doku/urheberrecht.php |
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