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This paper considers a sticky price model with a cash-in-advance constraint where agents forecast inflation rates with the help of econometric models. Agents use least squares learning to estimate two competing models of which one is consistent with rational expectations once learning is complete. When past performance governs the choice of forecast model, agents may prefer to use the inconsistent forecast model, which generates an equilibrium where forecasts are inefficient. While average output and inflation result the same as under rational expectations, higher moments differ substantially: output and inflation show persistence, inflation responds sluggishly to nominal disturbances, and the dynamic correlations of output and inflation match U.S. data surprisingly well.
n this paper we analyze an economy with two heterogeneous investors who both exhibit misspecified filtering models for the unobservable expected growth rate of the aggregated dividend. A key result of our analysis with respect to long-run investor survival is that there are degrees of model misspecification on the part of one investor for which there is no compensation by the other investor's deficiency. The main finding with respect to the asset pricing properties of our model is that the two dimensions of asset pricing and survival are basically independent. In scenarios when the investors are more similar with respect to their expected consumption shares, return volatilities can nevertheless be higher than in cases when they are very different.
Recent experiments have demonstrated that visual cortex engages in spatio-temporal sequence learning and prediction. The cellular basis of this learning remains unclear, however. Here we present a spiking neural network model that explains a recent study on sequence learning in the primary visual cortex of rats. The model posits that the sequence learning and prediction abilities of cortical circuits result from the interaction of spike-timing dependent plasticity (STDP) and homeostatic plasticity mechanisms. It also reproduces changes in stimulus-evoked multi-unit activity during learning. Furthermore, it makes precise predictions regarding how training shapes network connectivity to establish its prediction ability. Finally, it predicts that the adapted connectivity gives rise to systematic changes in spontaneous network activity. Taken together, our model establishes a new conceptual bridge between the structure and function of cortical circuits in the context of sequence learning and prediction.
While prediction errors (PE) have been established to drive learning through adaptation of internal models, the role of model-compliant events in predictive processing is less clear. Checkpoints (CP) were recently introduced as points in time where expected sensory input resolved ambiguity regarding the validity of the internal model. Conceivably, these events serve as on-line reference points for model evaluation, particularly in uncertain contexts. Evidence from fMRI has shown functional similarities of CP and PE to be independent of event-related surprise, raising the important question of how these event classes relate to one another. Consequently, the aim of the present study was to characterise the functional relationship of checkpoints and prediction errors in a serial pattern detection task using electroencephalography (EEG). Specifically, we first hypothesised a joint P3b component of both event classes to index recourse to the internal model (compared to non-informative standards, STD). Second, we assumed the mismatch signal of PE to be reflected in an N400 component when compared to CP. Event-related findings supported these hypotheses. We suggest that while model adaptation is instigated by prediction errors, checkpoints are similarly used for model evaluation. Intriguingly, behavioural subgroup analyses showed that the exploitation of potentially informative reference points may depend on initial cue learning: Strict reliance on cue-based predictions may result in less attentive processing of these reference points, thus impeding upregulation of response gain that would prompt flexible model adaptation. Overall, present results highlight the role of checkpoints as model-compliant, informative reference points and stimulate important research questions about their processing as function of learning und uncertainty.
This paper presents new evidence on the expectation formation process of firms from a survey of the German manufacturing sector. It focuses on the expectation about their future business conditions, which enters the widely followed economic sentiment index and which is an important determinant of their employment and investment decisions. We find that firms extrapolate their experience too much and make predictable forecasting errors. Moreover, firms do not seem to anticipate the upcoming reversals of business cycle peaks and troughs which causes suboptimal adjustment of investment and employment and affects their inventories and profits. However, the impact on expectation errors decreases with the size and the age of the firm as firms learn to reduce their extrapolation bias over time.
We develop an estimated model of the U.S. economy in which agents form expectations by continually updating their beliefs regarding the behavior of the economy and monetary policy. We explore the effects of policymakers' misperceptions of the natural rate of unemployment during the late 1960s and 1970s on the formation of expectations and macroeconomic outcomes. We find that the combination of monetary policy directed at tight stabilization of unemployment near its perceived natural rate and large real-time errors in estimates of the natural rate uprooted heretofore quiescent in inflation expectations and destabilized the economy. Had monetary policy reacted less aggressively to perceived unemployment gaps, in inflation expectations would have remained anchored and the stag inflation of the 1970s would have been avoided. Indeed, we find that less activist policies would have been more effective at stabilizing both in inflation and unemployment. We argue that policymakers, learning from the experience of the 1970s, eschewed activist policies in favor of policies that concentrated on the achievement of price stability, contributing to the subsequent improvements in macroeconomic performance of the U.S. economy.
Development and preliminary validation of the Emotions while Learning an Instrument Scale (ELIS)
(2021)
Learning to play a musical instrument is associated with different, partially conflicting emotions. This paper describes the development and psychometric properties of the Emotions while Learning an Instrument Scale (ELIS). In a longitudinal study with 545 German elementary school children factorial structure and psychometric properties were evaluated. Exploratory and confirmatory factor analyses confirmed a two-factor solution measuring Positive musical Emotions while Learning an Instrument (PELI) and Negative Emotions while Learning an Instrument (NELI). Both subscales yielded scores with adequate internal reliability (Cronbach’s α = .74, .86) and relatively stable retest reliabilities over 18 months (r = .11 -.56). Preliminary evidence of congruent and divergent validity of the subscales is provided. Implications for future research of musical emotional experiences in children are discussed.
Die vorgelegte Dissertation behandelt den Einfluss homöostatischer Adaption auf die Informationsverarbeitung und Lenrprozesse in neuronalen Systemen. Der Begriff Homöostase bezeichnet die Fähigkeit eines dynamischen Systems, bestimmte interne Variablen durch Regelmechanismen in einem dynamischen Gleichgewicht zu halten. Ein klassisches Beispiel neuronaler Homöostase ist die dynamische Skalierung synaptischer Gewichte, wodurch die Aktivität bzw. Feuerrate einzelner Neuronen im zeitlichen Mittel konstant bleibt. Bei den von uns betrachteten Modellen handelt es sich um eine duale Form der neuronalen Homöostase. Das bedeutet, dass für jedes Neuron zwei interne Parameter an eine intrinsische Variable wie die bereits erwähnte mittlere Aktivität oder das Membranpotential gekoppelt werden. Eine Besonderheit dieser dualen Adaption ist die Tatsache, dass dadurch nicht nur das zeitliche Mittel einer dynamischen Variable, sondern auch die zeitliche Varianz, also die stärke der Fluktuation um den Mittelwert, kontrolliert werden kann. In dieser Arbeit werden zwei neuronale Systeme betrachtet, in der dieser Aspekt zum Tragen kommt.
Das erste behandelte System ist ein sogennantes Echo State Netzwerk, welches unter die Kategorie der rekurrenten Netzwerke fällt. Rekurrente neuronale Netzwerke haben im Allgemeinen die Eigenschaft, dass eine Population von Neuronen synaptische Verbindungen besitzt, die auf die Population selbst projizieren, also rückkoppeln. Rekurrente Netzwerke können somit als autonome (falls keinerlei zusätzliche externe synaptische Verbindungen existieren) oder nicht-autonome dynamische Systeme betrachtet werden, die durch die genannte Rückkopplung komplexe dynamische Eigenschaften besitzen. Abhängig von der Struktur der rekurrenten synaptischen Verbindungen kann beispielsweise Information aus externem Input über einen längeren Zeitraum gespeichert werden. Ebenso können dynamische Fixpunkte oder auch periodische bzw. chaotische Aktivitätsmuster entstehen. Diese dynamische Vielseitigkeit findet sich auch in den im Gehirn omnipräsenten rekurrenten Netzwerken und dient hier z.B. der Verarbeitung sensorischer Information oder der Ausführung von motorischen Bewegungsmustern. Das von uns betrachtete Echo State Netzwerk zeichnet sich dadurch aus, dass rekurrente synaptische Verbindungen zufällig generiert werden und keiner synaptischen Plastizität unterliegen. Verändert werden im Zuge eines Lernprozesses nur Verbindungen, die von diesem sogenannten dynamischen Reservoir auf Output-Neuronen projizieren. Trotz der Tatsache, dass dies den Lernvorgang stark vereinfacht, ist die Fähigkeit des Reservoirs zur Verarbeitung zeitabhängiger Inputs stark von der statistischen Verteilung abhängig, die für die Generierung der rekurrenten Verbindungen verwendet wird. Insbesondere die Varianz bzw. die Skalierung der Gewichte ist hierbei von großer Bedeutung. Ein Maß für diese Skalierung ist der Spektralradius der rekurrenten Gewichtsmatrix.
In vorangegangenen theoretischen Arbeiten wurde gezeigt, dass für das betrachtete System ein Spektralradius nahe unterhalb des kritischen Wertes von 1 zu einer guten Performance führt. Oberhalb dieses Wertes kommt es im autonomen Fall zu chaotischem dynamischen Verhalten, welches sich negativ auf die Informationsverarbeitung auswirkt. Der von uns eingeführte und als Flow Control bezeichnete duale Adaptionsmechanismus zielt nun darauf ab, über eine Skalierung der synaptischen Gewichte den Spektralradius auf den gewünschten Zielwert zu regulieren. Essentiell ist hierbei, dass die verwendete Adaptionsdynamik im Sinne der biologischen Plausibilität nur auf lokale Größen zurückgreift. Dies geschieht im Falle von Flow Control über eine Regulation der im Membranpotential der Zelle auftretenden Fluktuationen. Bei der Evaluierung der Effektivität von Flow Control zeigte sich, dass der Spektralradius sehr präzise kontrolliert werden kann, falls die Aktivitäten der Neuronen in der rekurrenten Population nur schwach korreliert sind. Korrelationen können beispielsweise durch einen zwischen den Neuronen stark synchronisierten externen Input induziert werden, der sich dementsprechend negativ auf die Präzision des Adaptionsmechanismus auswirkt.
Beim Testen des Netzwerks in einem Lernszenario wirkte sich dieser Effekt aber nicht negativ auf die Performance aus: Die optimale Performance wurde unabhängig von der stärke des korrelierten Inputs für einen Spektralradius erreicht, der leicht unter dem kritischen Wert von 1 lag. Dies führt uns zu der Schlussfolgerung, dass Flow Control unabhängig von der Stärke der externen Stimulation in der Lage ist, rekurrente Netze in einen für die Informationsverarbeitung optimalen Arbeitsbereich einzuregeln.
Bei dem zweiten betrachteten Modell handelt es sich um ein Neuronenmodell mit zwei Kompartimenten, welche der spezifischen Anatomie von Pyramidenneuronen im Kortex nachempfunden ist. Während ein basales Kompartiment synaptischen Input zusammenfasst, der in Dendriten nahe des Zellkerns auftritt, repräsentiert das zweite apikale Kompartiment die im Kortex anzutreffende komplexe dendritische Baumstruktur. In früheren Experimenten konnte gezeigt werden, dass eine zeitlich korrelierte Stimulation sowohl im basalen als auch apikalen Kompartiment eine deutlich höhere neuronale Aktivität hervorrufen kann als durch Stimulation nur einer der beiden Kompartimente möglich ist. In unserem Modell können wir zeigen, dass dieser Effekt der Koinzidenz-Detektion es erlaubt, den Input im apikalen Kompartiment als Lernsignal für synaptische Plastizität im basalen Kompartiment zu nutzen. Duale Homöostase kommt auch hier zum Tragen, da diese in beiden Kompartimenten sicherstellt, dass sich der synaptische Input hinsichtlich des zeitlichen Mittels und der Varianz in einem für den Lernprozess benötigten Bereich befindet. Anhand eines Lernszenarios, das aus einer linearen binären Klassifikation besteht, können wir zeigen, dass sich das beschriebene Framework für biologisch plausibles überwachtes Lernen eignet.
Die beiden betrachteten Modelle zeigen beispielhaft die Relevanz dualer Homöostase im Hinblick auf zwei Aspekte. Das ist zum einen die Regulation rekurrenter neuronaler Netze in einen dynamischen Zustand, der für Informationsverarbeitung optimal ist. Der Effekt der Adaption zeigt sich hier also im Verhalten des Netzwerks als Ganzes. Zum anderen kann duale Homöostase, wie im zweiten Modell gezeigt, auch für Plastizitäts- und Lernprozesse auf der Ebene einzelner Neuronen von Bedeutung sein. Während neuronale Homöostase im klassischen Sinn darauf beschränkt ist, Teile des Systems möglichst präzise auf einen gewünschten Mittelwert zu regulieren, konnten wir Anhand der diskutierten Modelle also darlegen, dass eine Kontrolle des Ausmaßes von Fluktuationen ebenfalls Einfluss auf die Funktionalität neuronaler Systeme haben kann.
We study the problem of a policymaker who seeks to set policy optimally in an economy where the true economic structure is unobserved, and policymakers optimally learn from their observations of the economy. This is a classic problem of learning and control, variants of which have been studied in the past, but little with forward-looking variables which are a key component of modern policy-relevant models. As in most Bayesian learning problems, the optimal policy typically includes an experimentation component reflecting the endogeneity of information. We develop algorithms to solve numerically for the Bayesian optimal policy (BOP). However the BOP is only feasible in relatively small models, and thus we also consider a simpler specification we term adaptive optimal policy (AOP) which allows policymakers to update their beliefs but shortcuts the experimentation motive. In our setting, the AOP is significantly easier to compute, and in many cases provides a good approximation to the BOP. We provide a simple example to illustrate the role of learning and experimentation in an MJLQ framework. JEL Classification: E42, E52, E58
This paper introduces adaptive learning and endogenous indexation in the New-Keynesian Phillips curve and studies disinflation under inflation targeting policies. The analysis is motivated by the disinflation performance of many inflation-targeting countries, in particular the gradual Chilean disinflation with temporary annual targets. At the start of the disinflation episode price-setting firms’ expect inflation to be highly persistent and opt for backward-looking indexation. As the central bank acts to bring inflation under control, price-setting firms revise their estimates of the degree of persistence. Such adaptive learning lowers the cost of disinflation. This reduction can be exploited by a gradual approach to disinflation. Firms that choose the rate for indexation also re-assess the likelihood that announced inflation targets determine steady-state inflation and adjust indexation of contracts accordingly. A strategy of announcing and pursuing short-term targets for inflation is found to influence the likelihood that firms switch from backward-looking indexation to the central bank’s targets. As firms abandon backward-looking indexation the costs of disinflation decline further. We show that an inflation targeting strategy that employs temporary targets can benefit from lower disinflation costs due to the reduction in backward-looking indexation.