Efficient computation of derivatives for optimal experimental design [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Arno Rasch

E cien t Computation of Derivativesfor Optimal Experimental DesignVon der Fakult at fur Mathematik, Informatik und Naturwissenschaftender Rheinisch-Westf alischen Technischen Hochschule Aachenzur Erlangung des akademischen Grades einesDoktors der Naturwissenschaften genehmigte Dissertationvorgelegt vonDiplom-InformatikerArno Raschaus AachenBerichter: Universit atsprofessor Christian H. Bischof, Ph.D.Universit Dr. Ewald SpeckenmeyerTag der mundlic hen Prufung: 23. November 2007Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfugbar.ZusammenfassungComputersimulationen basierend auf mathematischen Modellen zur Beschreibung von phy-sikalischen Ph anomenen stellen in vielen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Disziplinenein unverzichtbares Hilfsmittel dar. Dabei ist es oftmals erforderlich, das verwendete Mod-ell mit Hilfe von experimentell gewonnenen Messdaten zu kalibrieren, d.h. so einzustellen,dass die Modellvorhersage bestm oglich mit gegebenen Messdaten aus zuvor durchgefuhrtenphysikalischen Experimenten ub ereinstimmt. Bei der optimalen Versuchsplanung (optimalexperimental design) wird versucht, diese Experimente so zu gestalten, dass der Informa-tionsgewinn fur die Kalibrierung des Modells maximiert wird. Dazu werden typischerweisemathematische Optimierungsverfahren eingesetzt, wobei zur Berechnung der Zielfunktion dieAbleitung des zugrunde liegenden Modells ben otigt wird.