日本311地震对经济的影响分析

1、 MACROBUTTON MTEditEquationSection2 SEQ MTEqn r h * MERGEFORMAT SEQ MTSec r 1 h * MERGEFORMAT SEQ MTChap r 1 h * MERGEFORMAT 311地震对对日本经济影影响的定量评评估摘 要2011年3月月11日，日本发生生里氏9.00级的特大地地震，短期内内给日本在经经济方面以沉沉重的打击。本本文整体主要要分了两个大大的部分来说说明3111地震对日本本经济的影响响。第一个部分先通通过网络资源源查取数据，从从影响经济发发展的几个大大的方面出发发定量的分析析了地震对日日本经济的巨巨大影响。首

2、首先分析了地地震对进出口口总额的影响响，为了更好好的对比我们们选择了20004-20010年三月月份的进出口口总额，应用用了高斯函数数拟合，预测测出没有地震震影响时进出出口总额分别别2376550亿元，69331.6亿元元，再跟有地地震影响时的的进出口总额额比较，从而而求出地震对对进出口总额额的影响率分分别为: 0.00888，-0.022。然后我们们把出入境旅旅游人数作为为指标衡量地地震对日本服服务业的巨大大影响，我们们也是选择22004-22010年三三月份出入境境旅游人数，应应用了基于灰灰色系统理论论的灰色预测测模型GM（1,1），分分别预测出了了没有地震影影响时的出入入境旅游人数数分别

3、为：778.96774万人，1433.17411万人，从而而得出地震对对出入境旅游游人数的影响响率：=-0.80056，=0.11125。再以以电子产业为为代表来分析析地震对日本本制造业的影影响，我们搜搜集了20110年1月到20111年5月的电子产产品总值，应应用了不同的的函数进行拟拟合，通过比比较拟合优度度，选择了拟拟合优度最高高的傅里叶函函数5次拟合，根根据确定出的的函数关系式式进行20111年3、4、5月的预测，引引入相对误差差来说明实际际电子产品总总值与预测值值之间的偏差差，计算出(20111,3)= -19.557%，(20111,4)= -46.662%，(20111,5) =-

4、29.006%。最后后我们又以GGDP为指标标分析了日本本地震对经济济的整体影响响，对于GDP的预测测我们应用了了神经网络对对它进行了预预测，我们首首先介绍了神神经网络基本本原理，各参参数的确定，模模型建立的步步骤，最终得得出20111年GDP的预测测值，又根据据日本团队的的估计方法，估估计出日本22011年受受地震影响后后的GDP值，进进而把来两者者进行比较，得得出受地震影影响后20111年GDP下降的的百分点为%1.23。GDP作为衡衡量一个国家家经济发展的的重要指标，可可以看出地震震对日本经济济的影响非常常的大。第二大部分我们们主要是通过过与其他几次次大地震对经经济的影响的的对比，分析析

5、此次地震对对日本经济的的巨大影响。主主要从GDPP，和进口额额的角度比较较说明。最后后我们总体分分析了日本震震后经济的恢恢复情况。 关键词：神经网网络，灰色预预测，曲线拟拟合，GDPP目 录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc302148118 一、问题重重述 PAGEREF _Toc302148118 h 2 HYPERLINK l _Toc302148119 二、问题分析 PAGEREF _Toc302148119 h 2 HYPERLINK l _Toc302148120 2.1“影响力力”的定量分析析理解 PAGEREF _Toc302148120 h 2

6、HYPERLINK l _Toc302148121 2.2 评价指指标的确定及及数据的查取取 PAGEREF _Toc302148121 h 3 HYPERLINK l _Toc302148122 三、问题的假设设 PAGEREF _Toc302148122 h 3 HYPERLINK l _Toc302148123 四、符号说明 PAGEREF _Toc302148123 h 3 HYPERLINK l _Toc302148124 五、模型建立及及求解 PAGEREF _Toc302148124 h 4 HYPERLINK l _Toc302148125 5.1日本地震震对某产品进进出口额的

7、影影响分析 PAGEREF _Toc302148125 h 4 HYPERLINK l _Toc302148126 5.2日本地震震对本国旅游游业的影响分分析 PAGEREF _Toc302148126 h 6 HYPERLINK l _Toc302148127 5.4 日本地地震对GDPP的影响率分分析 PAGEREF _Toc302148127 h 13 HYPERLINK l _Toc302148128 六、对比分析3311地震震对经济的影影响及经济的的恢复 PAGEREF _Toc302148128 h 17 HYPERLINK l _Toc302148129 6.1对比分析析311地

8、震震对日本经济济的影响 PAGEREF _Toc302148129 h 17 HYPERLINK l _Toc302148130 6.2总体评价价日本经济的的恢复 PAGEREF _Toc302148130 h 19 HYPERLINK l _Toc302148131 七、模型的评价价、改进及推推广 PAGEREF _Toc302148131 h 20 一、问题重述日本东北部海域域发生了里氏氏9.0级的大大地震，为世世界观测史上上最高震级。超超强地震所引引发的海啸、核核泄漏，对试试图摆脱“失去的十年年”经济衰退期期的日本经济济一个重大打打击，其影响响可能极为深深远。本题要要求我们通过过查取互联

9、网网数据，运用用数学建模的的方法，从某某一侧面就3311大地震对对日本经济的的影响建立数数学模型，对对其进行定量量评估，分析析地震对日本本经济发展的的巨大影响。二、问题分析2.1“影响力力”的定量分析析理解每次大事件发生生后在实际中中都需要将影影响力转化为为有参考价值值的数据，这这时往往需要要利用数学建建模的方法对对其进行定性性与定量的分分析。本文在在评估311地震对日日本经济影响响时正是应用用了这种方法法，第一部分分从不同的角角度分析了日日本地震对经经济的影响，通过把有地震发生时的进出口总额，出入境旅游人数，电子产品总值，GDP与不发生地震的实际值进行对比，建立模型，得出影响力的四个参考指标

10、。第二部分，考虑日本这次地震跟1995年的阪神地震，印尼海啸和智利中南部地震的相似性，把这次地震对GDP，进出口总额，与历次重要地震前后 GDP增长率，进口总额回落情况，日元汇率进行对比，从而将地震的影响力进行量化。2.2 评价指指标的确定及及数据的查取取我们考虑用什么么指标来评价价地震对经济济的影响呢?通过在网上上搜集资料和和数据我们了了解到，地震震对日本经济济的影响特别别显著。影响响经济的主要要指标大致有有：GDP,地区生产总总值、工业增增加值、固定定资产投资、地地方财政一般般预算收入、出出入境旅游人人数、对外贸贸易（海关进进出口总额）、社社会消费品零零售总额、居居民消费价格格指数、城镇镇

11、居民人均可可支配收入、农农牧民人均现现金收入等。我我们在分析日日本本国本身身的经济体制制结构的基础础上，通过对对数据的分析析及处理，最最终确定以进进出口总额，出出入境旅游人人数、电子产产业，GDPP四项的数据据作为评价地地震影响力的的经济指标。本题最大的特点点在于数据信信息的收集与与处理，根据据对原题的分分析，我们通通过互联网寻寻找到了影响响经济的所有有主要指标，首首先对指标的的数据进行了了观测，对每每个因素进行行分析，得出出了四个对日日本经济影响响最大的指标标，并对它们们进一步分析析，将其中不不合实际的数数据剔除，增增加了数据的的合理性与可可靠性。三问题的假设设（1）网络数据据真实可靠，所所

12、统计的数据据都在误差允允许范围之内内。（2）假设所统统计的数据都都在误差允许许范围之内。（3）如果日本本不发生地震震，日本的国国内生产总值值，出入境旅旅游人数，进进出口总额，电电子产业均按按以前规律变变化，无突变变。（4）日本地震震影响下20011年的国国内生产总值值可以根据日日本团队的估估算方法算计计。四、符号说明：影响率：（t,i）：相对误差。tt表示年份，ii表示月份Y：表示实际数数据X：表示预测数数据：拟合优度F（i）电子产产品预测总值值五、模型建立及及求解5.1日本地震震对某产品进进出口额的影影响分析 进出口贸贸易，即国际际贸易，是指指不同国家或或地区之间的的商品和劳务务的交易活动动

13、。在经济全全球化的今天天，像日本这这样的一个土土地少的岛国国，进出口贸贸易占经济收收入的很大一一部分。在此此，我们通过过建立模型预预测出在日本本不发生地震震的情况下某某产品进出口口额的情况，再再与实际值进进行比较，分分析出地震对对某产品进出出口额的影响响。5.1.1建立立日本地震对对某产品进口口额影响的模模型在网上得到数据据表如下：表5.1 20004-20010年三月月份某产品进进口总额年份（3月）2004200520062007200820092010进口额(亿元)153954.5180083.2186197.6193208167251.5159958.1191337.1利用matlaab

14、软件对数数据进行拟合合： 图5.1高斯函函数进口拟合合图像选择不同的函数数进行拟合，发发现高斯函数数的拟合优度度最高=0.95119，所以我我们就选择了了用高斯函数数进行拟合，拟拟合高斯函数数为：f(x) = a1*eexp(-(x-b11)/c1)2) + a2*eexp(-(x-b22)/c2)2)a1 = 11.915ee+005 (1.1151e+0005, 22.68e+005) b1 = 20006 (11998, 2014) c1 = 4.8836 (-15.118, 244.85) a2 = 1.7119e+0005 (-3.3477e+0077, 3.3382e+0007)

15、b2 = 20111 (11720, 2303) c2 = 1.5576 (-135.2, 1338.4)将=2011带带入函数可得得出20111年3月份某产品品进口额的预预测值= 22376500亿元。与网网上可查的22011年3月份某产品品实际进口额额为2397764.7亿亿元。由所建建的模型定义义的影响率：可得日本地震对对本国某产品品进口影响率率：=0.008885.1.2建立立日本地震对对某产品出口口额影响的模模型由网上可得数据据：表5.2 22004-22010年三三月份某产品品出口总额年份（3月）200420052006200720082010出口额（亿元）7090.5851593

16、06.79594.17193.17090.5（由于20099年数据异常常，为了更好好的预测，于于是我们将其其剔除。）利用matlaab进行拟合合： 图5.2高斯函函数出口拟合合图像得到拟合优度为为0.907的高斯斯函：f(x) = a1*exxp(-(x-b1)/c1)2) + a2*exxp(-(x-b2)/c2)2) a1 = 11.252ee+004 b1 = 27833 c1 = 10044 a2 = 28799 b2 = 20066 c2 = 1.4779将=2011带带入可得预测测进口额为 6931.6亿元 ，由网上查的的2011年3月实际出口口量为 67793.4亿元，由模模型可

17、得地震震对日本某产产品的出口影影响率：= -0.0225.2日本地震震对本国旅游游业的影响分分析日本作为一个经经济强国，其其旅游业是国国内支撑产业业之一，但今今年三月份发发生的大地震震导致核泄漏漏，使本国环环境质量大大大改变，给日日本旅游业带带来沉重打击击。在这里我我们基于灰色色系统理论建建立灰色模型型GM（1,1），通通过往年三月月份入境旅游游人数预测出出2011年三三月份入境旅旅游人数，在在与实际值进进行比较，得得出影响率。 灰色系系统理论是基基于关联空间间、光滑离散散函数等概念念定义灰导数数与灰微分方方程，进而用用离散数据列列建立微分方方程形式的动动态模型，由由于这是本征征灰色系统的的基

18、本模型，而而且模型是近近似的、非唯唯一的，故这这种模型为灰灰色模型，记记为 GM（Grey Modell），其中常常用的GM(1,1)即即表示模型是是 1 阶的，且且只含 1 个变量的灰灰色模型 。灰色预测测在工业、农农业、商业等等经济领域，以以及环境、社社会和军事等等领域中都有有广泛的应用用。特别是依依据目前已有有的数据对未未来的发展趋趋势做出预测测分析。5.2.1日本本地震对入境境旅游人数影影响在网上我们得到到2004-2010年年三月份入境境旅游人数如如下表：表5.3 20004-20010年3月份入境旅旅游人数年份（3月）2004200520062007200820092010入境旅游

19、人数(万）57.3876660.2333363.3334476.2575.6667763.1667778.69722以2004年33月为起始点点，即在该点点t=1，于是是有原始数据据序：= t=1,2, 7 = =57.38876, 660.23333, 633.33344, 76.25, 775.66667, 633.16677, 78.6972 首先按GM（11，1）建模方法法，对已知原原始数据序列列X（0）进行一阶阶累加生成 （即1AG0）：。得到生成数列，如如下： = t=1,2, 7 =， =57.38876, 1117.62209, 1180.95543, 2257.20043,

20、3332.8771, 3996.03777, 4774.73449构造数据矩阵BB及数据向量量 = = 利用最小二二乘法求解待待估参数令 求得= -0.0367 ，= 60.08846根据累加生成的的新的序列得得到GM（1，1）模型相应的的微分方程：求解微分方程，即即可得预测模模型： ，；将中的取年份，即即可得到累加加预测数据；由累减生成模拟拟原始数据序序列的序列: 即可得到某某年的预测数数据。令t=6，7时可可求得,，进而求得得=78.99674由模型我们得出出2011年年3月份预测测入境人数为为78.96674万人，由由网上可查的的实际入境人人数为40.1653万万人，因此可可得地震对日日

21、本入境人数数的影响汇率率为：=-00.805665.2.2日本本地震对出境境旅游人数影影响在网上我们又得得到20044-20100年三月份出出境旅游人数数如下表：表5.4 20004-20010年3月份出境旅旅游人数年份（3月）2004200520062007200820092010出境旅游人数(万）134.3322137.8766136.33334137.98776130.66668138.72994148.64116同样利用GM（1,1）模型型，我们得出出2011年三三月份出境旅旅游人数预测测为143.1741万万人，由互联联网查出20011年三月月份实际出境境旅游人数为为161.3323

22、1万。因因此可得地震震对日本出境境人数的影响响率：=0.112555.3日本地震震对本国电子子产业的影响响分析自二次大战后，日日本的制造业业得到迅速发发展，尤其电电子产业和汽汽车制造业。日日本的电子产产业和高科技技著名制造商商包括索尼、松松下、佳能、夏夏普、东芝、日日立等公司。日日本拥有世界界资产最庞大大的银行邮储储银行，三菱菱UFJ金融集集团、瑞穗金金融集团和三三井住友金融融集团在世界界金融界占有有举足轻重的的地位所以下下面我们选择择电子产业作作为日本制造造业的代表分分析地震对日日本制造业的的影响。通过互联网，我我们查找到由由日本电子子信息产业协协会公布的的工业产值数数据统计表，找找出日本进

23、出出口电子产品品总值，即日日本电子产品品工业总值的的相关数据（详详见附录）。由由于截止到目目前，日本本电子信息产产业协会尚尚未公布20011年6月及以后的的相关信息，因因此我们截取取2010年1月至20111年5月的信息进进行统计分析析，通过对地地震发生前的的每个月（即即2011年3月份之前）的的数据的拟合合得出时间与与电子产品总总值对应的函函数关系式，从从而进一步对对2011年3、4、5月份进行预预测，通过预预测值与实际际值的比较得得出地震对日日本经济的影影响。我们通过运用MMatlabb描绘散点图图找出时间序序列与电子产产品总值之间间的关系，结结果显示如下下（程序见附附录，下同）：图5.3

24、时间序序列与电子产产品总值之间间的散点图5.3.1用不不同函数进行行拟合从数据的散点图图中我们可以以发现，时间间序列与电子子产品总值之之间并不属于于简单的线性性关系，因此此我们利用工工具箱中的拟拟合工具进行行处理，最终终发现一下结结果：（1）在多项式式拟合中，最最佳方式是进进行9次多项式拟拟合，函数关关系式表现为为：f(x) = p1*x9 + pp2*x88 + p33*x7 + p4*x6 + p5*xx5 + p6*x4 + pp7*x33 + p88*x2 + p9*x + pp10；拟合出的拟合优优度检验参数数如下：Goodnesss of fit: SSE: 66.398ee+01

25、0 R-squuare: 0.66114 Adjustted R-squarre: -00.10044 RMMSE: 11.265ee+005但其拟合优度仍仍然不高，RR2=0.66614，因此此我们不予采采用。拟合出出的结果如下下：图5.4 九次次多项式拟合合（2）在正弦函函数求和模式式中，4次时是最佳佳效果，函数数表达式为：f(x) = a1*siin(b1*x+c1) + a22*sin(b2*x+c2) + a3*ssin(b33*x+c33) + aa4*sinn(b4*xx+c4)；拟合出的拟合优优度检验参数数如下：Goodnesss of fit:SSE: 2.455e+010

26、R-squarre: 0.8701Adjusteed R-ssquaree: 0.11554 RMSE: 1.1008e+0005其拟合优度R22=0.87001，效果仍仍然不佳，我我们不予采用用，但其比多多项式拟合较较优，其拟合合图像如下：图5.5 四次次正弦函数求求和（3）在采用傅傅里叶函数形形式拟合过程程中，6次拟合时，拟拟合优度检验验系数如下：Goodnesss of fit: SSE: 4.2007e+0005 RR-squaare: 11 Adjuusted R-squuare: NaN RMSE: NaN从输出结果中可可以看出：虽虽然拟合优度度R2为1，但是剩余余标准差显示示Na

27、N表示数数据出错，因因此也不可取取，而5次拟合时，拟拟合优度检验验系数如下：Goodnesss of fit: SSE: 2.7333e+0099 RR-squaare: 00.98555 Adjussted RR-squaare: 00.906 RMSEE: 3.6697e+0004拟合优度接近于于1，通过对已已知数据的回回带检验，发发现数据间相相差不是很大大，在允许的的范围内，因因此该函数结结果是可取的的。其函数表表达式如下：f(x) = a0 + a1*ccos(x*w) + b1*siin(x*ww) + aa2*coss(2*x*w) + b2*siin(2*xx*w) + a3*c

28、cos(3*x*w) + b3*sin(33*x*w) + a44*cos(4*x*ww) + bb4*sinn(4*x*w) + a5*coos(5*xx*w) + b5*ssin(5*x*w)；对应的系数迭代代过程如下：Coefficcientss (witth 95% conffidencce bouunds): a0 = 1.2778e+0006 (11.231ee+006, 1.3225e+0006) a1 = 2.1771e+0004 (-6.9699e+0044, 1.1131e+0005) b1 = 5.4668e+0004 (-1.52ee+004, 1.2446e+0005

29、) a2 = 3.665e+0004 (-2.1766e+0055, 2.9906e+0005) b2 = -6.0669e+0004 (-1.4344e+0055, 2.2207e+0004) a3 = 5.6334e+0004 (-3.0011e+0055, 4.1128e+0005) b3 = -80339 (-3.3766e+0055, 3.2216e+0005) a4 = 2.9001e+0004 (-9.8299e+0044, 1.5563e+0005) b4 = -3.8999e+0004 (-1.9877e+0055, 1.2207e+0005) a5 = 1.6003e+00

30、05 (66.369ee+004, 2.577e+0055) b5 = -2.9334e+0004 (-9.1344e+0055, 8.5547e+0005) w = 00.82922 (0.6919, 0.96666)根据系数我们可可以确定时间间序列与电子子产品总值之之间的函数表表达式为：F(x)=(11.278ee+006)+(2.1171e+0004)*ccos(x*0.82992)+(55.468ee+004)*sin(x*0.88292)+(3.655e+0044)*coss(2*x*0.82992)-(66.069ee+004)*sin(2*x*00.82922)+(5.634e+

31、004)*cos(33*x*0.8292)-80399*sin(3*x*00.82922)+(2.901e+004)*cos(44*x*0.8292)-(3.8899e+0004)*ssin(4*x*0.88292)+(1.6003e+0005)*coos(5*xx*0.82292)-22.934ee+004*sin(55*x*0.8292)；其拟合效果图如如下：图 5.6五次次傅里叶函数数拟合由图像也可以看看出，14组数据均均在曲线周围围波动，效果果最佳，因此此我们确定55次傅里叶函函数即我们所所求的函数关关系式。5.3.2用最最佳的函数关关系进行预测测根据确定出的函函数关系式进进行2011

32、1年3、4、5月的预测，首首先我们根据据确定出的函函数关系式对对2011年2月的数据进进行检验，用用相对误差来验证其准准确性，则：=*100%所以(2011,2)=-0.1177%这说明实际数据据比预测数据据小0.1117%，在误误差允许的范范围内，所以以所选定的傅傅里叶函数还还是相当精确确的，这也确确保了我们预预测的稳定性性及其实际意意义。由于我们把20010年1月定义为自自变量时间序序列中的1，2010年2月定义为自自变量时间序序列中的2，所以依次次类推，20011年3、4、5月应分别对对应自变量时时间序列的115、16、17，根据附附录表中M-文件，我们们预测出20011年3、4、5月的

33、电子产产品总值分别别为：F(15)=115888664.0F(16)=110609002.0F(17)= 13319975.0下面引入相对误误差来说明实际际电子产品总总值与预测值值之间的偏差差，表明311地震对日日本电子产品品总值的影响响程度。则其其对应的值分别为：(2011,3)=-19.577%(2011,4)=-46.622%(2011,5)=-29.066%5.3.3数据据分析由值可知，22011年3、4、5月份的电子子产品总值都都明显比预测测值减少，也也就说明电子子产品行业受受到311地震的影影响。而三个个月份的影响响程度大小各各异，原因主主要有以下几几个方面：第一：3月111日发生

34、地震，震震前十几天的的时间销售如如故，发生地地震后，受灾灾严重的东北北部区域的电电子产品总值值锐减甚至为为零，而其余余地区随手地地震影响但仍仍有生产和销销售；第二：4月整个个月份受灾地地区由于供电电系统障碍、电电子零配件难难以供应等多多种原因导致致部分地区无无法正常运营营，只是少部部分地区仍能能维持其产销销功能，所以以导致整个月月全国的电子子产品总值骤骤降至原来的的一半；第三：5月份由由于全世界各各国的捐助、政政府的积极政政策以及各方方资金、技术术等支持，日日本某些基础础设施建设等等也在逐渐恢恢复，因此其其产量也比44月份略有起起色，在电子子产品这方面面逐渐恢复，但但仍达不到先先前不受地震震影

35、响的水平平。5.4 日本地地震对GDPP的影响率分分析 GDP即即国民生产总总值，是扣除除了国外要素素净收入的国国民生产总值值。是衡量一一个国家国民民经济发展水水平的重要指指标。在此，我我们通过建立立BP神经网络络模型，分析析评价311地震对GDPP的影响。5.4.1 BBP神经网络络的基本原理理BP神经网络，即即多层前馈式式误差反传神神经网络BBP网络通常常由输人层、输输出层和若干干隐层构成，每每层由若干个个结点组成,每一个结点点表示一个神神经元，上层层结点与下层层结点之间通通联接,层与层之间间的节点采用用全互连的连连接方式，每每层内结点之之间没有联系系J 理论已证证明，三层BBP神经网络络

36、，只要隐节节点数足够多多，就具有模模拟任意复杂杂的非线性映映 射的能力本论文就是是采用三层BB P网络对对GDP进行预预测。在确定定了B P网络的的结构后，要要用网络的输输人和输出样样本集对网络络进行训练 ，亦即对网网络的阈值和和权值进行学学习和修正，以以使网络实现现给定的输人人输出映射关关系第一个阶阶段是输人已已知学习样本本，通过设置置的网络结构构和前一次迭迭代的权值和和阈值从网络络的第一层向向后计算各神神经元的输出出。第二个阶阶段是对权值值和阈值进行行修改，从最最后一层向前前计算各权值值和阈值对总总误差的影响响(梯度)，据此对各各个权值和阈阈值进行修改改。以上两个个过程反复交交替，直到达达

37、到收敛为止止由于误差差逐层往回传传递，以修正正层与层之间间权值和阈值值，所以称该该算法为误差差反向传播 ( bacck prropagaation，B P) 算法。标准准的 B PP算法是一种种梯度下降学学习算法，其其权值的修正正是沿着误差差性能函数梯梯度的反方向向进行的在本本文研究中GGDP神经网网络预测模型型的建立与实实现，都是借借助MA TT L ABB提供的神经经网络工具箱箱编程实现的的。图5.7 神经经网络的三层层5.4.2建立立神经网络模模型根据2010年年日本统计年年鉴查出了11980-22010年的的日本的GDDP（见附录录），应用神神经网络建立立数学模型，预预测20111年日

38、本的GDDP。然后与与日本团队估估算出的在地地震影响下的的GDP进行比比较，从而以以GDP为指标标说明地震对对日本经济的的巨大影响。首先，用式对附附录表中数据据进行归一化化处理。然后后确定网络结结构，其中时时间序列数据据输入层节点点数是人为确确定的，输入入层节点数过过多，造成网网络学习次数数较大，输入入曾节点数过过少。不能反反映后续值与与前驱值的相相关关系.经反复实验验最终确定为为7个，且输出出层节点数为为1。隐层节点数的选选择在所有的的BP网络中中目前还没有有理论上公认认的推导方法法，一般有下下面几种方法法进行推算：人们大多通通过实验来获获得，以下三三个公式可作作为选择最佳佳隐含层单元元数时

39、的参考考公式：（1），其中nn1是输入层层神经元数，是隐含层神经元数；（2）其中n22是隐含层神神经元数，mm是输出层神神经元数，nn是输入层神神经元数，aa是1，110之间的的常数；（3），其中nn1是隐含层层神经元数，nn是输入层神神经元数。其他确定隐含层层神经元数的的方法为：首首先是隐含层层神经元的数数目可变，或或者放入足够够多的隐含层层神经元，通通过学习将那那些不起作用用的隐含层神神经元剔除，直直到不可收缩缩为止。本文文中我们就采采用这种方法法，分别取了了隐含层单元元数3,4,5做训练，经经比较隐含层层单元数选择择3最好，这是是检验层输出出地两个数据据与实际最接接近，因此我我们设置隐含

40、含层单元数为为3。 学习速率决决定每一次循循环训练中所所产生的权值值变化量。大大的学习速率率在训练的初初始阶段能加加速误差减少少，但随着训训练的不断深深入，由于学学习速率过大大，使网络每每一次的修正正值过大，而而导致在权值值的修正过程程中超出误差差的最小值而而永不收敛；另外较大的的学习速率也也容易引起振振荡而难以达达到期望目标标。但小的学学习速率将导导致训练较长长，收敛速度度很慢，不过过能保证网络络的误差值不不跳出误差曲曲面的低谷而而最终趋于最最小误差值。所所以在一般情情况下，倾向向于选取较小小的学习率以以保证系统的的稳定性，学学习率选择范范围在0.001-0.88，之间。在在本文中我们们选择

41、0.001。 神经经网络有3类模型：梯梯度下降法模模型、动量梯梯度法模型和和LM算法模型型，从训练算法的收敛敛性、网络的的推广能力、模模型的整体性性能进行实验验效果评价和和对照分析。为为了便于比较较，均采用33层BP神经网络络结构，在所所有模型中隐隐含层传递函函数为tannsig，输输出层传递函函数为purrelin，网网络的训练目目标定为0000355。5.4.3模型型求解与分析析模型实现程序见见附录，当选选择不同内层层神经元数时时输出检验层层的两个数分分别为：（1）内层神经经元数为3时：y1 =1.00e+0044 * 5.07339（2）内层神经经元数为4时：y2=1.0ee+004*5

42、.9670 6.4303（3）内层神经经元数为5时：y3 = 1.0e+0004 * 4.32222 44.47788y = 1.00e+0044 * 0 0 6.11449 1.99747 3.00074而这两个数的实实际值是500329.88，545888.7，通过过比较内层神神经元数为33时最接近实实际值，所以以相应的20011年的预预测值为：661449。 图5.8神经网网络训练图日本东北大地震震之后，日本本团队将其对对日本20111年第一季季度及第二季季度GDP增长的的预期分别从从2.2% 下调至1.77%，从2.2%下调至0.55%；但将第第三季度及第第四季度GDDP增长预期期分别

43、从2.5%上调至至4.0%，从从2.0%上调调至2.5%。据此估计计2011年全全年日本GDDP增长的预预期为8.77%，则预测测发生地震后后2011年的的国内生产总总值为606692.4555亿美元。对比2011年年日本的国民民生产总值(GDP)发发生地震比不不发生地震稍稍微降低，说说明即使是在在地震的影响响下，日本的的国民生产仍仍呈现快速发发展的趋势，但但是仍然会受受一些阻碍，受受地震影响22011年GDP下降的的百分点A%=*1000%=*1000%=1.23%GDP作为衡量量一个国家经经济发展的重重要指标，从从上面的计算算可以看出短短期内地震对对日本经济的的影响非常的的大。六、对比分析

44、3311地震震对经济的影影响及经济的的恢复6.1对比分析析311地震震对日本经济济的影响第一大部分我们们从不同的角角度通过建立立数学模型分分析了地震对对日本经济的的巨大影响，下下面我们通过过与其他大地地震造成的经经济影响的对对比，分析日日本此次地震震对经济的巨巨大影响。 图6.1以往大大地震的经济济损失结合各次地震案案例的对比，我我们认为印尼尼海啸和智利利中南部地震震引发的地震震和海啸与此此次东北地震震具有较大的的可比性。我我们将震后实实际进口额减减去趋势进口口额，测算得得印尼海啸以以后进口多增增加约 699.5 亿美美元占 GDDP 的 0.988%，而智利利的进口则多多增加31.05 亿美

45、美元，约占 GDP的 1.566%。那么利利用 0.998%和 1.566%的比例，大大致计算出本本次日本地震震海啸引起的的进口增加大大约为 5336.5亿美美元到 8553.98亿亿美元之间。图6.2 印尼尼海啸前后进进口额同比图6.3 台湾湾南投地震前前后进口额同同比此外，3111地震对金融融市场所造成成的影响与 1995 年神户大地地震具有一定定的可比性，因因此预计对资资本市场的影影响也有相似似之处。在经济学中，有有一种“破坏创造需需求”的理论叫“破窗理论”，其认为窗窗户破了可带带动就业。这这常遭遇经济济学界的非议议，却可解释释缘何灾害降降临，GDPP增速却不减减少。从自然然灾害经济学学

46、角度来看，灾灾难经济损益益的规模，相相当于灾区国国民财富存量量(即过去GDPP增长的总和和)的损失，加加上因存量损损失引起的流流量减少(相当于GDPP下降)，再减去救救灾引起的流流量增加(相当GDP增加)。由于震灾灾引发的财富富损失并未计计入GDP统计，救救灾和灾后重重建带来的GGDP增量，是是否高于因为为灾害引起的的GDP下降，比比如日本汽车车业和芯片业业公司的暂时时减产等，这这才是金融市市场关注的焦焦点。 图6.4地震前前后GDP对比值值从日本这三次经经历的 GDDP 来看。神神户地震发生生当季，即 1995 年第一季度度实际 GDDP 录得 47552345 亿日元，年年化后的季环环比上

47、升了 3.4%，同同比上升了 1.1%，而而后两个季度度年化后的季季环比均以 3.2%、3.9%的速速度增长，发发生神户地震震当季没有出出现经济下滑滑，主要原因因是由于前一一季度 GDDP 较前期期下滑了 22.7%，同同比仅增加了了 0.9%;20044年10月23日的中部新潟潟地震发生当当季GDP年化后后季环比下降降1.6%,接下来的两两个季度分别别上升了2.7%和4.8%；2007年潟潟海岸地震发发生当季GDDP年化后的的季环比下降降了0.9%,接下来的的两个季度分分别上升了22.7%和1.2%。 从GDP的数据据来看，地震震发生当季 GDP 都都会因为各经经济部门受损损，供应减少少而导

48、致 GGDP 增速速下降，但是是从中期来看看，由于灾后后重建对原材材料以及其他他消费品的强强劲需求会导导致本国 GGDP 增速速加快。311 地震达达到 9.00 级，属于于历史比较罕罕见的大地震震，对日本经经济造成的影影响现在还无无法估量，且且与之前不同同的地震相比比不但震级大大，还发生了了核泄漏，加加上遭受次贷贷危机后的经经济并没有完完全的恢复，这这将拖累日本本经济下滑的的时间更长。但但是从中期来来看，灾后重重建的需求将将会带动国内内经济回升。6.2总体评价价日本经济的的恢复通过上面的分析析，GDP的上升升，进口额的的回落，外汇汇的储备等都都有利于日本本经济的恢复复，且目前日日本企业的生生

49、产活动已从从3月探底后逐逐步恢复大型型汽车及电器器厂商纷纷将将最初的恢复复计划提前，预预计秋季前将将基本恢复到到震前的生产产水平。 虽然此次短短观结果中大大型汽车及电电器机械企业业景气判断指指数仍然为负负数，但前景景指数已经转转正，迅速恢恢复势头可见见一斑。日本本震后个人消消费谨慎克制制的风潮引起起的住宿饮食食行业低迷也也将有所改善善，消费也逐逐渐显露曙光光。但是从另一个方方面分析，据据日本共同社社20日报道，日日本民间智库库与5家证券公司司日前公布的的估算报告显显示，这场大大地震对该国国经济造成的的损失预计最最高达16万亿日元元(约合人民币币1.3万亿元元)，远超19995年阪神大大地震后兵

50、库库县统计的约约9.9万亿日日元的损失。此此前，花旗集集团经济学家家村岛喜一预预计，地震造造成的损失总总计为5万亿到10万亿日元元。再来对比比一下19995年阪神大大地震。阪神神地震后，日日本能迅速从从灾害中走出出来的一个非非常重要原因因就是，当时时日本的债务务余额对GDDP之比为90%左右，财政政赤字(中央政府和和地方政府赤赤字)对GDP之比为为5.4%，政政府财力仍然然充裕，足以以让日本政府府花费20万亿日元元用于实施创创新复兴计划划。日本在此次大地地震后，能否否像前两次一一样，经济迅迅速复苏呢？情况恐怕不不一样了，全全球产业和经经济格局的改改变让日本所所处的大背景景发生了很大大变化：首先

51、先，从重建的的财力看，无无论是债务总总额与GDPP之比、财政政赤字与GDDP之比，还还是国债依存存度，目前日日本都是世界界发达国家中中最差的。政政府没有充足足的财力用于于规模重建，与与此同时，全全球正处于脆脆弱的危机修修复期，总需需求低迷，同同样饱受高债债务、高失业业率困扰的美美国、欧洲经经济体很难拿拿出资金来支支持日本。再再次，日本部部分制造业恢恢复也可能遇遇到来自于中中国等新兴制制造大国以及及德国等老牌牌制造大国的的竞争。所以以，地震将对对日本乃至全全球的产业经经济格局带来来深远变化。七、模型的评价价、改进及推推广模型的评价：优点：1.选取合理的的经济指标，从从侧面显示出出地震的影响响力，

52、避免了了因目标过大大而导致的分分析的不合理理性。2.对所收集的的数据进行合合理分析，利利用合适的预预测模型相应应的对各项指指标进行预测测。3.利用神经网网络模型将世世博会影响力力进行定量评评价，增强了了结果的可靠靠性。4.选取多个角角度对地震的的影响力进行行评估，从多多指标和单一一指标分别得得到其影响程程度，说明了了模型的扩展展性强，模型型的普通实用用性强。5.通过与其他他大地震进行行对比分析此此次地震对日日本经济的影影响，增强了了结果的真实实性。缺点：1.分析进出口口总额时由于于数据比较少少，势必会产产生误差。2.用神经网络络预测20111年的GDP时每次次输出的结果果都不一样，所所以会造成

53、一一定的偏差。模型的改进与推推广：在选取指标的方方法上可以进进行改进，通通过调查，我我们得知影响响经济的指标标有十个，其其中每个指标标在经济中占占有一定的比比重，根据比比重的不同，我我们可建立偏偏大型模糊分分布函数，确确定每个经济济指标的权重重，再利用模模型中的方法法得到每个指指标的影响率率，相乘得出出加权之后的的影响率，利利用该数据对对所有指标再再进行主成分分分析，最终终确定影响较较大的经济指指标。据专家预计, 2011年年三月份日本本发生大地震震，地震及地地震引发的海海啸，核泄漏漏等各种灾难难、不仅给日日本经济带来来了巨大的影影响。日本作作为世界上的的经济大国，对对全球的经济济也会产生重重

54、大的影响，并并传到世界各各地。所以我我们可以对模模型进行推广广，分析日本本此次地震对对全球经济的的影响。 参考文献1 商务数数据 HYPERLINK htttp:/chhannell/gbsjj/gbsjj.shtmml httpp:/.ccn/chaannel/gbsj/gbsj.shtmll2 日本电电子信息产业业协会 HYPERLINK htttp:/www.jjeita.or.jpp/chinnese/ httpp:/wwww.jeiita.orr.jp/cchinesse/3 中国、美美国、日本历历年GDP比比较（19229-20110） HYPERLINK htttp:/m/GDP

55、/ httpp:/GDP/4 张志涌涌，精通MAATLAB66.5版，北北京航空航天天大学出版社社，200335 姜启源源, 叶俊. 数学模型型.北京：高等等教育出版社社，20033.86 董长虹虹MATLLAB神经网网络与应用M.北京京：国防工业业出版社，22005：1-87 刘思峰峰. 郭天榜. 灰色系统统理论及其应应用.开封: 河南大学学出版社， 1 9 99 1附录1：电子产产品总值时间时间序列电子产品总值（万万日元）2010年1月月1 112262992010年2月月2 122541112010年3月月3 152662662010年4月月4 114809002010年5月月5 116

56、090442010年6月月6 133339772010年7月月7 128567772010年8月月8 124013332010年9月月9 143723552010年100月10 125847112010年111月11 130226332010年122月12 129088002011年1月月13 109455002011年2月月14 117268222011年3月月15 127792772011年4月月16 5659792011年5月月17 944937附录2：时间序序列与电子产产品总值之间间的散点图程程序：x=1:14;y=11222629 112254111 15226626 1148009

57、0 111609044 13333397 112856777 12440133 14372235 122584711 13022263 112908880 10994550 11726682;plot(x,y,k+)xlabel(时间（以20010年1月为1，依次类推推）);ylabel(电子产品总总值（亿日元元）);title(电子产品总总值随时间变变化关系)附录3：建立MM-文件（方方便20111年3、4、5月的预测）functioon f=ff(x)f=(1.2778e+0006)+(22.171ee+004)*cos(x*0.88292)+(5.4668e+0004)*siin(x*0

58、0.82922)+(3.65e+0004)*ccos(2*x*0.88292)-(6.0669e+0004)*siin(2*xx*0.82292)+(5.6344e+0044)*coss(3*x*0.82992)-80039*siin(3*xx*0.82292)+(2.9011e+0044)*coss(4*x*0.82992)-(33.899ee+004)*sin(4*x*00.82922)+(1.603e+005)*cos(55*x*0.8292)-2.9334e+0004*sinn(5*x*0.82992);vpa(f,77)附录4：19880-20100年的GDP年份GDP（亿美元元）198010593.88 198111708.44 198210881.22 198311869.11 198412629.88 198513520.66 198620033.22 198724296.00 198829500.00 198929517.77 199030300.55 199134649.33 199237817.88 199343408.99 199447789.99 199552643.88 199646425.55 199742618.44 199838570.33 199943687.33 200046674