预测理论与方法

预测理论与方法第1页，共51页，2023年，2月20日，星期日Contents结语组合预测预测技术的最新发展单项预测方法预测的概念、原则和发展现状第2页，共51页，2023年，2月20日，星期日1中科院预测科学研究中心

定位作为中国经济与社会发展领域的一个重要预测研究中心，为中央和政府进行重大决策提供科学依据和重要建议；针对经济与社会发展中的重大决策问题与基本科学问题，开展预测理论、方法与技术的创新研究，推动预测科学的研究与发展；通过研究生计划和短期培训等方式，为中国和国际社会培养经济预测与社会预警领域的高端杰出人才。

第3页，共51页，2023年，2月20日，星期日中科院预测科学研究中心中心学术委员会由一批著名经济学家和预测科学家组成，包括原全国人大副委员长成思危教授、中国社会科学院数量经济与技术经济研究所所长汪同三学部委员、曾经给政治局讲授经济形势的著名经济学家李善同教授、国家信息中心常务副主任王长胜教授、中国科学院国情分析研究中心主任胡鞍钢教授、国家自然科学基金委员会管理科学部副主任张维教授等。汪寿阳：出版专著18部（其中在Springer-Verlag出版英文专著7部）、主编出版编著和文集12部（其中在海外出版7部）、在欧美学术期刊上发表论文170余篇（其中SCI和SSCI收录138篇），向中央和国家有关部委提交政策研究报告90余篇（仅温家宝总理批示的报告达13篇），不少政策建议被中央政府所采纳。第4页，共51页，2023年，2月20日，星期日

中科院预测科学研究中心

1976年生，

预测中心网站：/

中国经济网：/zhuanti/2010/zjyc/yc9/

世界集装箱港口预测报告：/xwdt/kydt/201110/t20111008_3359242.html2012年GDP预测及宏观经济形势分析（ppt课件）范英教授对国际原油价格的多步预测美国能源信息署（EIA）兰德公司朝鲜战争，苏联人造卫星，德国统一，古巴导弹危机等预测第5页，共51页，2023年，2月20日，星期日2相关的学术期刊

SocialSciencesCitationIndex(ThomsonReuters)第6页，共51页，2023年，2月20日，星期日

相关的学术期刊(nsfc)

第7页，共51页，2023年，2月20日，星期日

相关的学术期刊(图书)

第8页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状预测是适应社会经济的发展和管理的需要而产生、发展起来的．预测作为一种社会实践活动，已有几千年的历史．预测真正成为一门自成体系的独立的学科仅仅是近几十年的事情．特别是二次世界大战以后，由于科学技术和世界经济取得了前所未有的快速发展，社会经济现象的不确定因素显著增加，诸如政治危机、经济危机、能源危机、恐怖活动等．所有这些不确定因素增加人们从心理上了解和掌握未来的必要性和迫切性．人们日益意识到科学预测的重要性，这也就成为预测学科进一步发展的推动力．

第9页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状

对于“预测”一词，可以从不同的角度来理解．它有三个含义，即预测工作、预测结果、预测学．从预测学来看，它是阐述预测方法的一门学科和理论．科学预测方法是采用科学的判断和计量方法，对未来事件的可能变化情况作出事先推测的一种技术．预测学是一门应用方法论的学科．科学预测方法要求根据社会经济现象的历史和现实，综合多方面的信息，运用定性和定量相结合的分析的方法，用来揭示客观事物的发展变化的规律，并指出事物之间的联系、未来发展的途径和结果等．

第10页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状预测的原则：

连贯性原则．预测对象具有的规律性不仅在过去和现在起作用，而且在未来的一段时间内继续发挥作用，这种连惯性包括时间的连惯性和预测系统结构的连惯性．相关类推原则．预测对象的发展变化与某些因素密切．有的呈正相关关系，有的呈负相关关系．因此类推原则要求在建立适当的预测模型后，根据相关因素发展变化来类推预测对象的规律．概率性原则．预测对象的发展既受到偶然因素的影响，又受到必然因素的影响．概率性原则要求利用统计方法可以获得预测对象发展的必然规律．第11页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状

预测学已发展成为一门综合性的学科，它突破了自然科学和社会科学的界限．目前预测学应用研究有很大的开拓，它广泛应用于人口、环境、资源、教育、金融、交通运输、城市规划、医药卫生、材料科学、科技管理等领域．可见预测方法与各个学科、各个部门均有密切联系．同时预测学理论研究有了新的进展，但是我们还不能说预测学已经发展得很成熟．它在以较快的速度继续向前发展．在发展过程中不断地吸收其它学科的营养，进一步丰富和完善自己。第12页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状定性预测：定性预测方法就是以人的经验、事理等主观判断为主的预测方法，对事物的未来的性质作出描述．一般地说定性预测方法适用于缺少历史统计资料，而需要更多地依赖专家的经验的情况下使用。1德尔菲法；2主观概率法；3市场调查法；4领先指标法；5模拟推理法；6相关因素分析法。第13页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状1.时间序列预测：时间序列数据存在于自然科学和社会科学的各个领域，如天文观测、股市每日的交易价格等。时间序列预测就是根据被预测事物的过去和现在的观测数据，构造特定的模型，并借助一定的规则推测未来。时间序列预测一般分为线性时间序列预测和非线性时间序列预测两类，在线性时间序列预测领域，1970年Box和Jenkins出版的专著《timeseriesanalysis:forecastingandcontrol》提出了线性自回归滑动平均(ARMA)模型的辨别、参数估计、适用性检验等一整套理论，标志着线性时间序列预测的理论已经日臻成熟。然而现实世界中许多时间序列数据呈现出很强的非线性特征，特别是对一些非线性复杂系统的研究中。为此，大量非线性预测模型被相继提出，如神经网络预测模型、基于软计算的预测模型和支持向量预测模型等，利用非线性模型对时间序列数据进行预测已经成为国内外研究的热点。（时间序列的非线性趋势预测及应用综述中国碳排放强度预测pdf论文）第14页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状2.回归分析预测：回归分析是英国生物学家高尔登(F.Galton)在研究人类的身高的遗传特性时首先提出来的．通过大量的统计资料高尔登发现身材高的父亲，他的儿子身材比其略矮．反之，身材矮的父亲，他的儿子身材比其略高．即人类的身高有向平均数靠近的倾向，这种现象称之为回归．回归分析预测方法是一种因果分析预测．它是研究某一个随机变量与一个或几个变量之间的数量关系，用一个或几个非随机变量来预测某一个随机变量的方法．（多元回归预测中国农村公共卫生pdf论文）第15页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状3.组合预测

实际的预测对象可能是较为复杂的社会经济系统，有多种错综复杂的因素对其产生影响．有些是基本因素，有些是偶然因素．预测者常常对同一预测问题在不同的假设条件下，采用不同的单项预测方法建立多种预测模型，然后按照统计假设检验从众多的预测方法中选择结果最好的一个，而排除了其它单项预测方法．事实证明这不是有效的方法。不同的定性预测模型方法和定量预测模型方法各有其优点和缺点，它们之间并不是相互排斥的，而是相互联系、相互补充的．由于每种预测方法利用的数据不尽相同，不同的数据都是从不同的角度提供各方面有用的信息．第16页，共51页，2023年，2月20日，星期日预测的概念原则和发展现状

BatesJM.和GrangerCWJ.己于1969年首次提出一个合理的做法，即综合考虑各单项预测方法的特点，将不同的单项预测方法进行组合，提出组合预测方法的概念．也就是说即使一个预测误差较大的预测方法，如果它包含系统独立的信息，当它与一个预测误差较小的预测方法组合后，完全有可能增加系统的预测性能．

1989年，国际预测领域的权威学术刊物JournalofForecasting

还出版了组合预测方法专辑。最近十几年，国内预测学界也非常重视组合预测方法的研究，取得一系列的研究成果．唐小我、汪同三等教授的研究成果尤其突出．组合预测方法的研究成果主要发表在《管理科学学报》、《系统工程理论与实践》、《电子科技大学学报》、《预测》、《系统工程学报》、《系统工程理论方法应用》、《控制与决策》等学术刊物上．第17页，共51页，2023年，2月20日，星期日2.单项预测方法1.时间序列预测模型

简单移动平均

加权移动平均

指数平滑预测

第18页，共51页，2023年，2月20日，星期日单项预测方法二次移动平均预测模型：对一次移动平均值序列再进行一次移动平均得到的值。二次指数平滑预测模型：对一次指数平滑预测值序列再进行一次指数平滑预测得到的值

第19页，共51页，2023年，2月20日，星期日单项预测方法

2.回归分析预测多元线性回归（y预测对象，x影响因素）

F检验（回归方程显著性）

T检验（各回归系数的显著性）

D-W检验（随机误差互不相关）多重共线性检验

第20页，共51页，2023年，2月20日，星期日单项预测方法3随机时间序列预测方法平稳时间序列预测模型（1）p阶自回归模型AR（p）（2）q阶滑动平均模型MA（q）

（3）自回归--滑动平均模型ARMA（p,q）

第21页，共51页，2023年，2月20日，星期日单项预测方法4灰色预测(GreyModel)华中科技大学邓聚龙教授于1982年提出。我们遇到的绝大多数社会、经济、管理系统，我们对其内部结构、特征的了解介于黑色系统和白色系统之间，所以称之为灰色系统．灰色系统就是指部分信息已知部分信息未知的系统．这里用颜色深浅来表示系统信息完备程度。GM(1,1)原始时间数列

指数序列白化形式

第22页，共51页，2023年，2月20日，星期日单项预测方法5.马尔可夫预测（两篇文章）预测股票价格股票投资收益率预测6.周期性因素的处理（如季节因素）由于受到自然条件和社会条件的影响，在一个年度内某些社会经济现象出现季节性的变化．所有这些因季节性改变而带有规律性变动的称为季节变动．如某些农产品的产量，重要节日期间交通运输部门的客运量等．对季节变动的时间序列进行预测方法的研究可以克服季节变动所带来的不良影响，有利于人们安排生产和生活，具有重要的现实的意义．第23页，共51页，2023年，2月20日，星期日单项预测方法

第24页，共51页，2023年，2月20日，星期日单项预测方法

第25页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测不稳定性的非线性时间序列的预测问题产生于多个领域，在信号处理、地震波分析以及大盘社会一经济系统中，非平稳序列较之平稳序列更为常见，因此，近年来非平稳时间序列分析问题倍受关注。第26页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测

首先对时间序列数据进行小波多尺度分解，提取出原时间序列的低频趋势序列和高频细节波动序列，然后分别利用基于OWA算子的滑动离散差分方程预测模型(OWA-SDDEPM)和马尔可夫预测模型对低频和高频序列进行预测，接着对各层的预测结果进行小波重构，便得到了原时间序列的预测值。第27页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测SS1S2SJ-1…SJw1w2w3wJ6.1小波分解小波分解，可以将一个复杂的时间序列信号分解成一系列不同频率的简单信号，分解后的各层信号具有单一的频率，从而具有更好的平稳性。第28页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测6.2基于OWA算子的滑动离散差分方程预测模型

OWA-SAMGOAGODDEIAGOIMGO(1)基于OWA算子的滑动平均（OWA-SA）(2)映射运算(MGO)

(3)计算一阶累加（1-AGO）序列(4)建立二阶差分方程模型(DDE)并求解(5)逆累加生成运算(IAGO)(6)逆映射运算(IMGO)第29页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测（1）在本模型中对小波分解后的低频和高频对应的系数预测分别采用OWA-SDDEPM和马尔可夫预测这两种不同的方法，这两种方法分别适用于整体趋势预测和细节波动预测。（2）本模型不需要对时间序列的影响因素进行预测，避免了因影响因素选取不合理等带来的预测误差。（3）在预测过程中采用动态预测方法，这样就保证了预测过程的连续性，因而该方法对带有剧烈波动的非线性时间序列数据具有良好的预测效果。基于小波-OWA-SDDEPM-马尔可夫的时间序列预测模型

第30页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测在国际原油市场上，消耗与供应是调节原油价格的主要因素，但因为能源有其本身的特殊性，原油价格还受到国际政治格局、消费模式、人口增长以及突发事件等各个方面的影响。近几十年来国际原油价格骤升骤降，所以对国际原油价格进行及时有效的预测面临很大的困难和挑战。6.3实证分析—国际原油价格的预测

第31页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测6.3实证分析—国际原油价格的预测

选取2009年1月2日至2010年11月19日共99周的WTI原油价格，将其小波分解，得

第32页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测预测结果第33页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测预测效果对比小波-余弦预测模型的特点是能更好的反映时间序列的周期性，小波-AR预测模型则适用于预测小波分解后各层都比较平稳的时间序列，而对于周期性不明显和不稳定性的非线性时间序列，我们的方法具有更好的预测效果。第34页，共51页，2023年，2月20日，星期日非线性时间序列预测分别采用平均绝对误差(MAE)、误差平方和(SSE)、均方误差(MSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和均方百分比误差(MSPE)五种常用的误差指标来评价五种模型的预测精度。MAESSEMSEMAPEMSPE本文预测模型2.07614.100.253.21×10-24.15×10-3小波-AR3.912358.370.495.90×10-27.96×10-3小波-余弦3.842276.470.485.73×10-27.28×10-3GM(1,1)6.826349.720.8011.21×10-215.04×10-3GARCH6.707906.130.9011.75×10-218.11×10-3第35页，共51页，2023年，2月20日，星期日

CycleDiagramTextTextTextTextTextCyclenameAddYourText第36页，共51页，2023年，2月20日，星期日DiagramTextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextText第37页，共51页，2023年，2月20日，星期日DiagramConceptAddYourTextTextTextTextTextTextText第38页，共51页，2023年，2月20日，星期日DiagramAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourText第39页，共51页，2023年，2月20日，星期日DiagramAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTitle第40页，共51页，2023年，2月20日，星期日ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.DiagramTextTextText第41页，共51页，2023年，2月20日，星期日DiagramAddYourTitleTextTextTextText第42页，共51页，2023年，2月20日，星期日DiagramClicktoaddTitleTextTextTex