Masterarbeit, 2017
108 Seiten, Note: 1,0
1 Einleitung
1.1 Relevanz des Themas
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Neuronale Netze
2.1 Grundlagen
2.1.1 Definition und Abgrenzung
2.1.2 Historische Aspekte
2.1.3 Biologisches Vorbild
2.1.4 Funktionsweisen und Eigenschaften
2.2 Anwendungsgebiete
2.2.1 Anwendungsrelevante Netzwerkarchitekturen
2.2.2 Datenanalyse
2.2.3 Kreditwürdigkeitsanalyse
2.2.4 Konstruktionsunterstützung
2.2.5 Prognose
2.2.6 Optimierung
2.2.7 Mustererkennung
3 Kreislaufwirtschaft
3.1 Grundsätze und Bedeutung
3.1.1 Nachhaltigkeitsdiskussion
3.1.2 Nachhaltige Unternehmensführung
3.1.3 Ressourcenschonung statt Verschwendung
3.1.4 Das Prinzip Kreislaufwirtschaft
3.1.5 Rechtliche Rahmenbedingungen
3.2 Ansatzpunkte
3.2.1 Produktion
3.2.2 Konsum
3.2.3 Abfallbewirtschaftung
3.2.4 Markt für sekundäre Rohstoffe
4 Einsatzmöglichkeiten neuronaler Netze in der Kreislaufwirtschaft
4.1 Technologische Innovationen und Nachhaltigkeit
4.2 Implementationsprozess von neuronalen Netzen
4.3 Überblick und Klassifizierung
4.4 Anwendungsfälle und -beispiele
4.4.1 Produktion
4.4.2 Konsum
4.4.3 Abfallbewirtschaftung
4.4.4 Markt für sekundäre Rohstoffe
5 Bewertung und Ausblick
5.1 Kritische Reflexion
5.2 Forschungsbedarf
6 Fazit
Die Arbeit untersucht das Potenzial künstlicher Intelligenz, insbesondere neuronaler Netze, zur Förderung einer kreislauforientierten Wirtschaft. Die zentrale Forschungsfrage fokussiert darauf, wie neuronale Netze in den Bereichen Produktion, Konsum, Abfallwirtschaft und Markt für Sekundärrohstoffe zur Optimierung der Ressourceneffizienz beitragen können.
2.1.1 Definition und Abgrenzung
Neuronale Netze, die auch als konnektionistische Modelle bezeichnet werden, sind ein Forschungsschwerpunkt der künstlichen Intelligenz der Neuroinformatik, eines Teilgebiets der Informatik sowie der angrenzenden Disziplinen Neurobiologie und Kognitionswissenschaften. Nach dem Modell der biologischen Informations-verarbeitung im menschlichen Gehirn mittels neuronaler Netze werden künstliche neuronale Netze am Computer simuliert. Im Folgenden sind unter neuronalen Netzen daher keine biologischen, sondern künstlich geschaffene Netzstrukturen gemeint. Durch Abstraktion des natürlichen Vorbilds können neuronale Netze Informationen erhalten, verarbeiten und ausgeben. Dies geschieht in Form von Zahlenbündeln bzw. Matrizen, wobei eine selbstständige Umstrukturierung des Netzes während der Verarbeitung vorgenommen werden kann. Eine Veränderung und Modifikation des Zahlengebildes erfolgt mit Hilfe der aufgenommenen Informationen in einer Lernphase in Kombination mit Lernregeln. Neuronale Netze sind dadurch in der Lage ihren Output eigenständig durch Anpassung der Aktivierungsfunktion zu optimieren.
Als Oberbegriff dieser Art der künstlichen Wissensgenerierung werden in der wissenschaftlichen Literatur auch die Begriffe maschinelles Lernen und Deep Learning verwendet. Maschinelles Lernen bedient sich zur Verarbeitung von Datenbeständen mathematischer und statistischer Modelle unter Anwendung symbolischer und subsymbolischer Ansätze. Symbolische Verfahren sind aussagenlogische Systeme, in denen das Wissen explizit repräsentiert ist. Demgegenüber ist für subsymbolische Systeme wie neuronale Netze die implizite Wissensrepräsentation charakteristisch. Nach aktuellen Forschungsstand stellt Deep Learning – tiefgehendes Lernen – die derzeitig erfolgreichste Form der Implementierung eines neuronalen Netzes dar. Aufgrund seines Einsatzes von den weltweit größten IT-Konzernen wie Google Inc., Apple Inc. und Facebook Inc. ist Deep Learning zugleich auch das am weitesten etablierte maschinelle Lernverfahren.
1 Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Relevanz neuronaler Netze für die Kreislaufwirtschaft und definiert das Ziel der Arbeit, einen anwendungsbezogenen Querschnitt zu liefern.
2 Neuronale Netze: Es werden die theoretischen Grundlagen, die Funktionsweise sowie die historischen Aspekte und Anwendungsfelder neuronaler Netze dargestellt.
3 Kreislaufwirtschaft: Dieses Kapitel befasst sich mit den Grundsätzen, der Bedeutung und den rechtlichen Rahmenbedingungen der Kreislaufwirtschaft.
4 Einsatzmöglichkeiten neuronaler Netze in der Kreislaufwirtschaft: Hier wird ein Implementationsprozess für neuronale Netze vorgestellt und deren Anwendungspotenziale in Produktion, Konsum, Abfallbewirtschaftung und dem Markt für Sekundärrohstoffe illustriert.
5 Bewertung und Ausblick: Es erfolgt eine kritische Reflexion der Untersuchungsergebnisse sowie eine Empfehlung für zukünftigen Forschungsbedarf.
6 Fazit: Die Arbeit schließt mit einer Zusammenfassung der Erkenntnisse zur Rolle künstlicher Intelligenz für die Nachhaltigkeit.
Neuronale Netze, Kreislaufwirtschaft, Künstliche Intelligenz, Deep Learning, Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz, Datenanalyse, Prognose, Optimierung, Mustererkennung, Abfallwirtschaft, Stoffkreislauf, Digitalisierung, Maschinenlernen, Innovationsmanagement
Die Arbeit analysiert die Einsatzmöglichkeiten von künstlichen neuronalen Netzen zur Unterstützung und Förderung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft.
Die zentralen Felder sind die technologischen Potenziale der künstlichen Intelligenz in Bezug auf Produktion, Konsum, Abfallbewirtschaftung sowie den Markt für Sekundärrohstoffe.
Das Ziel ist es, einen anwendungsbezogenen Überblick darüber zu geben, wie neuronale Netze genutzt werden können, um Prozesse der Kreislaufwirtschaft effizienter und nachhaltiger zu gestalten.
Die Arbeit basiert auf einer umfassenden qualitativen Sekundärforschung, die Fachartikel, Literaturanalysen sowie Expertenmeinungen auswertet.
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Einführung in neuronale Netze und die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft sowie die konkrete Darstellung von Anwendungsbeispielen, die diese beiden Bereiche verknüpfen.
Wichtige Begriffe sind Neuronale Netze, Kreislaufwirtschaft, Ressourceneffizienz, Datenanalyse, Prognoseverfahren und Nachhaltigkeitsinnovationen.
Während das lineare Modell auf einer Wegwerfkultur basiert, zielt die Kreislaufwirtschaft darauf ab, Ressourcen durch geschlossene Stoffkreisläufe, Wiederverwendung und Recycling über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts zu erhalten.
Ja, durch automatisierte Mustererkennung und Bildverarbeitung ermöglichen sie eine präzisere und effizientere Sortierung von Abfällen, was die Qualität der wiedergewonnenen Sekundärrohstoffe deutlich erhöht.
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