SlideShare a Scribd company logo
1 of 83
Download to read offline
Вступ
                      Роздiл I.
                     Роздiл II
                    Роздiл III.
                    Роздiл VI.
                     Висновки




      Чабаненко Дмитро Миколайович
Математичнi моделi та методи прогнозування
 часових рядiв на основi складних ланцюгiв
                  Маркова

За матерiалами дисертацiї на здобуття наукового ступеня
              кандидата технiчних наук.
 Спецiальнiсть 01.05.02 - Математичне моделювання та
                обчислювальнi методи.


              26 грудня 2012, м. Черкаси
               Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Актуальнiсть дослiдження.

  Прогнозування стану об’єктiв будь-якої природи є дуже
  актуальною, не розв’язаною на даний час задачею. Фiнансовi
  ринки є складними системами з великою кiлькiстю агентiв,
  що взаємодiють, що створює значнi труднощi застосування
  загальновiдомих методiв прогнозування до прогнозування їх
  стану. Наявнiсть кризових явищ на фiнансових ринках
  вимушує учасникiв ринкiв шукати бiльш точнi та надiйнi
  моделi для прийняття обгрунтованих рiшень. Проблеми
  методiв прогнозування складних систем вимушують
  дослiдникiв шукати суттєво новi концепцiї, парадигми для
  бiльш адекватного описання сучасних фiнансових ринкiв,
  здатних пояснювати динамiку кризових явищ.

                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Зв’язок роботи з науковими програмами, планами,
темами



  Робота виконана у рамках науково-дослiдницької теми
  “Моделювання складних фiнансово-економiчних систем”, що
  проводяться на кафедрi економiчної кiбернетики
  Черкаського нацiонального унiверситету iменi Богдана
  Хмельницького.




                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                Роздiл I.
                               Роздiл II
                              Роздiл III.
                              Роздiл VI.
                               Висновки


Мета i завдання дослiдження


  Метою даної роботи є розробка моделей часових рядiв на
  основi складних ланцюгiв Маркова для покращення точностi
  довгострокових прогнозiв iндексiв свiтових фондових ринкiв.
  Для досягнення мети поставлено наступнi завдання:
      проаналiзувати сучаснi методи прогнозування, здiйснити їх класифiкацiю,
      висвiтлити проблеми та можливi шляхи їх подолання;
      розробити методику прогнозування, основану на складних ланцюгах Маркова;
      розробити методику оцiнки можливих сценарiїв ряду для урахування
      невизначеностi моделi;
      здiйснити апробацiю методу на часових рядах рiзної природи, оцiнити можливий
      горизонт прогнозу та довiрчi iнтервали;
      виконати експериментальне порiвняння якостi прогнозiв з вiдомими методами
      прогнозування iндексiв фондових ринкiв.




                         Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Об’єкт, предмет та методи дослiдження

  Oб’єкт дослiдження - процес прогнозування часових рядiв
  при аналiзi iндексiв свiтових фондових ринкiв.
  Предмет дослiдження - методи та моделi прогнозування
  часових рядiв, основанi на складних ланцюгах Маркова.
  Методи дослiдження У роботi використовувалися методи
  теорiї випадкових процесiв, складних ланцюгiв Маркова, що
  дозволяють побудувати модель ряду, статистики та
  економетрiї, якi використанi для вибору множини значних
  факторiв, якi впливають на прогнозований показник,
  нелiнiйної динамiки, рекурентних дiаграм, якi дозволяють
  здiйснити побудову низькочастотної складової ряду, методiв
  нелiнiйної оптимiзацiї для побудови нелiнiйної трендової
  моделi з гармонiчними складовими.
                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Наукова новизна одержаних результатiв
  Основними науковими результатами, що виносяться на
  захист, є такi: Вперше:
      Запропоновано метод прогнозування часових рядiв на
      основi складних ланцюгiв Маркова, тобто ланцюгiв
      Маркова з пам’яттю, якi, на вiдмiну вiд вiдомих моделей
      часових рядiв, враховують ефект пам’ятi та здатнi
      виявити закономiрностi ряду, прихованi вiд класичних
      методiв прогнозування.
      Запропоновано технологiю прогнозування згiдно iєрархiї
      приростiв часу та процедуру “склеювання”, що
      дозволило вiдтворювати мультифрактальнi властивостi
      часових рядiв складних фiнансово-економiчних систем
      та пiдвищити точнiсть середньо- та довгострокових
      прогнозiв.
                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Наукова новизна одержаних результатiв

  Удосконалено:
     методи дискретизацiї часового ряду, враховуючи
     особливостi негаусового розподiлу прибутковостей
     фiнансових часових рядiв;
     методи апроксимацiї та екстраполяцiї часових рядiв на
     основi виокремлення низькочастотного тренду за
     допомогою дискретного Фур’є-продовження з
     двохчастотним наближенням;
     здiйсненно оптимiзацiю швидкодiї алгоритму за рахунок
     використання хеш-таблиць, що дозволило зменшити час
     розрахунку прогнозiв;


                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Наукова новизна одержаних результатiв


  Дiстали подальшого розвитку:
      клiтинно-автоматний пiдхiд до прогнозування часових
      рядiв введенням методу прогнозування при змiннiй
      довжинi пам’ятi.
      мультиагентний пiдхiд до паралельного обчислення
      прогнозiв часових рядiв, що дозволило зменшити час
      розрахунку множини показникiв за рахунок
      паралельного та розподiленного обчислення.




                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Практичне значення одержаних результатiв


  Запропонованi моделi часових рядiв та методи
  прогнозування можуть бути використанi при аналiзi та
  прогнозуваннi часових рядiв рiзної природи, зокрема
  дiяльностi фiнансово-економiчних органiзацiй, яким корисне
  прогнозування. Для технiчних систем, що характеризуються
  динамiкою показникiв у виглядi часових рядiв, розробленi
  методи також можуть бути корисними для аналiзу та
  прогнозування.




                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Публiкацiї




  Основнi результати роботи викладено у 4-х статтях ,
  опублiкованих у виданнях, що внесенi до перелiку наукових
  фахових видань України, 3-х статтях у зарубiжних фахових
  виданнях та додатково вiдображено в матерiалах
  конференцiй.




                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                  Роздiл I.
                                 Роздiл II
                                Роздiл III.
                                Роздiл VI.
                                 Висновки


Апробацiя результатiв дисертацiї
  Основнi результати дослiдження доповiдалися на наступних
  наукових конференцiях рiзного рiвня:
      Working Group on Physics of Socio-economic Systems, Dresden, October 5-8, 2009.;
      International Conference “Information Technologies, Management and Society”. April
      16-17, Riga, Latvia.;
      Х Мiжнародна науково-технiчна конференцiя “Системний аналiз та iнформацiйнi
      технологiї”, м Київ, 2008, 2009, 2010 та 2011 р.
      Проблеми iнформатики та моделювання, м. Харкiв, 15-17 вересня 2010 р.
      Мiжнародна науково-практична конференцiя “Dynamical systems modeling and
      stability investigation”, DSMSI-2011, м. Київ;
      VI Мiжнародна науково-технiчна конференцiя “Комп’ютернi технологiї в
      будiвництвi”, Київ-Севастополь, 9-12 вересня 2008 р.;
      Гумбольдт-коллег - 2009, м. Київ;
      Мiжнародна науково-практична конференцiя “Iтонт-2009” , “Iтонт-2012”, м. Черкаси;
      Мiжнародна науково-технiчна конференцiя “Обчислювальний iнтелект-2011”, м.
      Черкаси;
      Мiжнародна науково-практична конференцiя “Монiторинг, моделювання та
      менеджмент емерджентної економiки”, 2008 р., м. Черкаси, 2010 р., м. Одеса;
      Мiжнародна науково-практична конференцiя “Iнформацiйнi технологiї та
      моделювання в економiцi”, 2009 р., м. Черкаси.


                          Чабаненко Д.М.       Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                           Роздiл I.
                          Роздiл II
                         Роздiл III.
                         Роздiл VI.
                          Висновки


Структура дисертацiї




  Дисертацiя складається зi вступу, 4-х роздiлiв, списку
  лiтератури (112 джерел) та додаткiв. Загальний обєм
  дисертацiї складає 172 сторiнок.




                    Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                      Роздiл I.
                     Роздiл II
                    Роздiл III.
                    Роздiл VI.
                     Висновки


Класифiкацiя методiв прогнозування:




               Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                           Роздiл I.
                          Роздiл II
                         Роздiл III.
                         Роздiл VI.
                          Висновки


Постановка задачi прогнозування



  Динамiка системи задана послiдовнiстю значень yi , (i = 1..N)
  показника, що прогнозується, вимiряного з постiйним
  кроком дискретизацiї ∆t.
  Необхiдно оцiнити величини майбутнiх значень
  yN+1 , yN+2 , ..., yN+NP , базуючись на закономiрностях,
  виявлених вибраною прогнозною моделлю.




                    Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                            Роздiл I.
                           Роздiл II
                          Роздiл III.
                          Роздiл VI.
                           Висновки


Математичнi моделi прогнозiв

  Методи прогнозування можуть бути поданi у виглядi
  наступної математичної моделi:
                                                 (1)       (1)
                    f(t, yt , yt−1 , ..., yt−m , xt , ..., xt−m1 ,
           yt+1 =    (2)        (2)        (k)     (k)               (1)
                    xt , ..., xt−m2 , xt , ..., xt−mk ),
  де yt - величина показника, що прогнозується в момент часу
      (i)
  t; xt - величина i-го фактора в момент часу t, який впливає
  на y; m, m1 , ...mk - довжини “памятi” рядiв факторiв, якi
  використовуються при прогнозуваннi. Вiдмiнностi рiзних
  методiв будуть стосуватися структури вхiдних даних x та
  виду функцiї f(...).

                    Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                        Роздiл I.
                       Роздiл II
                      Роздiл III.
                      Роздiл VI.
                       Висновки




Пiдходи до побудови залежностi (вибiр виду зв’язку):
    Лiнiйна
    Тi, що зводяться до лiнiйної (експоненцiальна, обернена
    залежнiсть тощо)
    нелiнiйна алгебраїчна
    нейромережевi
    випадковi (маркiвськi)
    нечiткi




                 Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                        Роздiл I.
                       Роздiл II
                      Роздiл III.
                      Роздiл VI.
                       Висновки




Методи побудови моделей та оцiнювання їх параметрiв:
    Метод найменших квадратiв;
    Метод найменших модулiв;
    Методи оптимiзацiї:
        метод Ньютона;
        градiєнтнi методи;
        генетичнi алгоритми.
    Методи iндуктивного моделювання (метод групового
    урахування аргументiв)




                 Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                             Роздiл I.
                            Роздiл II
                           Роздiл III.
                           Роздiл VI.
                            Висновки


Метод ARIMA (Бокса-Дженкiнса)
  AR(p) -авторегресiйна модель порядку p, яка має вигляд:
  Y(t) = f0 + f1 · Y(t − 1) + f2 · Y(t − 2) + ... + fp · Y(t − p) + E(t)
  де Y(t) - значення залежної змiнної в момент часу t.
  f0 , f1 , f2 , ..., fp - параметри, якi оцiнюються. E(t) - похибка вiд
  впливу змiнних, якi не врахованi в моделi. Задача полягає к
  тому, щоб оцiнити значення параметрiв f0 , f1 , f2 , ..., fp . MA(q)
  -модель ковзного середнього порядку q, яка має вигляд:
  Y(t) = m + e(t) − w1 · e(t − 1) − w2 · e(t − 2) − ... − wp · e(t − p),
  де Y(t)-залежна змiнна в момент часу t. w0 , w1 , w2 , ..., wp -
  параметри, якi оцiнюються, e(t)- залишки.
  AR(p)+MA(q)->ARMA(p,q)->ARMA(p,q)(P,Q)-
  >ARIMA(p,q,r)(P,Q,R)->...
                      Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                           Роздiл I.
                          Роздiл II
                         Роздiл III.
                         Роздiл VI.
                          Висновки


Огляд середовищ розробки програмного забезпечення
для прогнозування
  Спецiальне програмне забезпечення для аналiзу та
  прогнозування часових рядiв:
      Matlab (Statistics toolbox, Neural Network Toolbox та
      iншi)
      Statistica (має моделi для багатофакторного аналiзу,
      неромереж);
      SSA (Метод “Гусениця”), спецiалiзована;
      NeuroShell
      та багато iнших.
  Недолiки: для аналiзу часових рядiв бiльшiсть готових
  систем вимагає формування вибiрки навчання саме для
  часових рядiв (для лагових, авторегресiйних моделей).
                    Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                        Роздiл I.
                                       Роздiл II
                                      Роздiл III.
                                      Роздiл VI.
                                       Висновки


Авторегресiйнi методи прогнозування
                      4
                   x 10


             1.2
  S&P 500




            1.15



             1.1



            1.05

                          6900       7000       7100        7200
                                       time, days
                                 Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                 Роздiл I.
                                Роздiл II
                               Роздiл III.
                               Роздiл VI.
                                Висновки


Авторегресiйнi методи прогнозування


            8000


            6000
  S&P 500




            4000


            2000


              0

                   1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000
                                time, days
                          Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                Роздiл I.
                               Роздiл II
                              Роздiл III.
                              Роздiл VI.
                               Висновки


Авторегресiйнi методи прогнозування


         900


         800
   DJI




         700


         600


         500
               6000   6500   7000     7500      8000     8500
                              time, days
                         Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Авторегресiйнi методи прогнозування


            5000


            4000
  S&P 500




            3000


            2000


            1000


               0   5000                10000           15000
                          time, days
                   Чабаненко Д.М.       Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                 Роздiл I.
                                Роздiл II
                               Роздiл III.
                               Роздiл VI.
                                Висновки


Проблеми методiв прогнозування?



  Проблеми, якi перешкоджають побудовi прогнозiв:
      Неадекватнiсть моделi через складнiсть системи, що дослiджується;
      Складнощi у побудовi моделей, що описують закономiрностi динамiки системи та ї ї
      компонентiв;
      Неможливiсть апрiорного врахування невизначенностi у вхiдних даних та у
      побудованому прогнозi;
      Прогнозування неочiкуваних явищ, тобто тих, якi зовсiм не були представленi в
      навчаннi;
      Недонавчання, перенавчання;
      Неврахування “пам’ятi” часового ряду.




                         Чабаненко Д.М.       Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Висновки до роздiлу I.


  Проведено порiвняльний аналiз вiдомих методiв
  прогнозування одновимiрних часових рядiв.
  Виокремлено проблеми популярних методiв та можливi
  шляхи їх подолання.
  Одним з таких шляхiв є розробка методу прогнозування, що
  враховує причинно-наслiдковi закономiрностi у дискретному
  представленнi часового ряду та фрактальностi
  (самоподiбностi на рiзних частотних рiвнях) реальних
  часових рядiв.



                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                             Роздiл I.
                            Роздiл II
                           Роздiл III.
                           Роздiл VI.
                            Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування



  Дискретний ланцюг Маркова - модель випадкового процесу,
  в якому ймовiрнiсть наступного стану залежить тiльки вiд
  наявного i не залежить вiд усiх попереднiх.

  P(Xn+1 = in+1 | Xn = in , . . . , X0 = i0 ) = P(Xn+1 = in+1 | Xn = in ),
                                                                    (2)
  де Xn - послiдовнiсть дискретних випадкових подiй; in -
  конкретна реалiзацiя даної випадкової послiдовностi.




                      Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                           Роздiл I.
                          Роздiл II
                         Роздiл III.
                         Роздiл VI.
                          Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування

  Нехай задана матриця ймовiрностей переходiв мiж подiями:
                                      
                         p11 p12 p13
                   A =  p21 p22 p23  ,
                         p31 p32 p33

  де pij - ймовiрнiсть переходу зi стану i в стан j. Якщо задано
  вектор початкових ймовiрностей стану системи
           (1) (2) (3)
  pt0 = (pt0 , pt0 , pt0 ), то для визначення вектору
  ймовiрностей стану системи через k крокiв, у випадку
  ланцюга Маркова 1-го порядку використовується наступна
  формула:
                              pt0+k = pt0 · Ak .              (3)

                    Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                  Роздiл I.
                                 Роздiл II
                                Роздiл III.
                                Роздiл VI.
                                 Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування
  Принципова вiдмiннiсть ланцюгiв Маркова високих порядкiв
  вiд простих полягає у врахуваннi “пам’ятi” (передiсторiї).
  Ланцюги Маркова порядку вище першого можна звести до
  простих за допомогою введення поняття “узагальнений стан”
  як послiдовностi станiв (передiсторiї).

      p11,11      0        0       p21,11      0        0      p31,11     0        0      
        p11,12     0        0       p21,12      0        0      p31,12     0        0
       p11,13     0        0       p21,13      0        0      p31,13     0        0      
          0      p12,21     0         0       p22,21     0        0      p32,21     0
  A=
                                                                                          
          0
          0
                 p12,22
                 p12,23
                            0
                            0
                                      0
                                      0
                                              p22,22
                                              p22,23
                                                         0
                                                         0
                                                                  0
                                                                  0
                                                                         p32,22
                                                                         p32,23
                                                                                    0
                                                                                    0
                                                                                           ,
         0        0      p13,31      0         0      p23,31     0        0      p33,31
                                                                                           
          0        0      p13,32      0         0      p23,32     0        0      p33,32
          0        0      p13,33      0         0      p23,33     0        0      p33,33

  де pij,jk - ймовiрнiсть переходу з узагальненого стану ij в
  стан jk, тобто iз елементарного стану j, перед яким вiдбувся
  стан i, перейти в стан k.
                          Чабаненко Д.М.        Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування


  Ряд неперервних значень часового ряду pt необхiдно
  перетворити у ряд дискретних станiв ланцюга Маркова.
  Методи кодування пов’язанi з величиною абсолютних (4) або
  вiдносних (5) приростiв (прибутковостей) часового ряду:

                      rabs (t) = pt − pt−∆t                     (4)

                                   pt − pt−∆t
                  rrel (t) =                       .            (5)
                               0.5 · (pt + pt−∆t )




                  Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                           Роздiл I.
                          Роздiл II
                         Роздiл III.
                         Роздiл VI.
                          Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування


  Дискретнi стани системи пов’язанi з абсолютними або
  вiдносними приростами часового ряду r(t). Для кожного
  дискретного стану i = 1, 2, . . . s необхiдно визначити
  максимальний rlim,i−1 та мiнiмальний rlim,i величини
  приростiв для стану i та середнє значення приросту ravg,i для
  цього стану. Для кожної величини приросту rt номер стану
  визначається так:

                   st = (i|rlim,i−1 > rt ≥ rlim,i)               (6)




                    Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування


  Автором запропоновано наступнi методи кодування
  (дискретизацiї) приростiв у виглядi дискретних станiв:
      Кодування з цiллю рiвномiрностi розподiлу мiж
      станами;
      Кодування з цiллю рiвномiрностi за величиною
      вiдхилення;
      Комбiнований метод.
  Результати експериментальної роботи щодо вибору методу
  кодування представлено у роздiлi 4 дисертацiї.



                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування


     Обчислити ряд абсолютних або вiдносних приростiв;
     Вибрати кiлькiсть станiв s та критерiї вiднесення для
     кожного станiв;
     Перетворити ряд прибутковостей в ряд станiв;
     Вибрати порядок ланцюгу Маркова r та множину
     узагальнених станiв;
     Обчислити матрицю ймовiрностей переходу з кожного
     узагальненого стану в кожен iнший;



                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Основнi iдеї методу прогнозування


     Для n прогнозних станiв повторювати:
         Взяти послiдовнiсть останнiх r станiв як останнiй
         узагальнений стан та за матрицею ймовiрностей
         переходiв визначити найбiльш ймовiрний наступний
         стан;
         Додати спрогнозований стан до ряду станiв;
     Перетворити ряд спрогнозованих станiв у ряд значень,
     використовуючи останнє значення ряду та середнi
     значення в кожному станi.




                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                             Роздiл I.
                            Роздiл II
                           Роздiл III.
                           Роздiл VI.
                            Висновки


Результат прогнозування


        1600


        1400
  S&P




        1200


        1000


        800

               1.48       1.5         1.52       1.54
                           time, days                    4
                                                     x 10

                      Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                              Роздiл I.
                             Роздiл II
                            Роздiл III.
                            Роздiл VI.
                             Висновки


Результат прогнозування

        1300



        1250
  S&P




        1200



        1150



        1100
           1.529   1.5295          1.53        1.5305
                            time, days                    4
                                                      x 10
                      Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                   Роздiл I.
                                  Роздiл II
                                 Роздiл III.
                                 Роздiл VI.
                                  Висновки


Iлюстрацiя склеювання
                                           dt=4

         1400

         1350

         1300

         1250
   S&P




         1200

         1150
                                               Ishodnaya+predid
                                               sglazhennaya+sglazh predid
         1100
                                               Ishodn+prognoz
                                               NewSkleenoe
         1050                                  Sglazh+Prognoz

                1.52   1.525   1.53   1.535      1.54   1.545   1.55   1.555
                           Чабаненко Д.М. days
                                             Складнi ланцюги Маркова           4
                                      time,
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Методика склеювання при прогнозуваннi на основi
СЛМ

     Генерувати послiдовнiсть приростiв часу (степенi 2,
     степенi простих чисел);
     Для всiх приростiв, починаючи з менших:
         Здiйснити прогнозування, використовуючи даний
         прирiст ∆t та вiдновити ряд по прогнозованих станах;
         Для першого ∆t скопiювати ряд в ряд склеєний. Для
         iнших здiйснити склеювання отриманого ряду з рядом,
         отриманим при склеюваннi попереднiх приростiв ∆t.
     Склеїти результат з початковим наближенням ряду
     (лiнiйним трендом, лiнiйним трендом iз синусоїдою)


                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                  Роздiл I.
                                 Роздiл II
                                Роздiл III.
                                Роздiл VI.
                                 Висновки


Результат прогнозування
  Прогнози, обчисленi з рiзною довжиною навчальної вибiрки.
                        all prognozes learningset=2001
     2200


     2000


     1800


     1600


     1400


     1200


     1000


     800


     600
            0   500   1000     1500      2000      2500   3000   3500

                         Чабаненко Д.М.            Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                 Роздiл I.
                                Роздiл II
                               Роздiл III.
                               Роздiл VI.
                                Висновки


Результат прогнозування
  Усереднення прогнозiв, обчислених з рiзною довжиною
  навчальної вибiрки.
                       all prognozes learningset=2001
     2200
                                                         mean+std
                                                         mean−std
     2000


     1800


     1600


     1400


     1200


     1000


     800


     600
            0   500   1000   1500   2000          2500
                         Чабаненко Д.М.           Складнi3000   3500
                                                          ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Висновки до роздiлу II.




  Запропоновано систему методiв прогнозування часових
  рядiв, якi базуються на моделi складних ланцюгiв
  Марковата дозволяють дослiджувати можливi сценарiї
  майбутньої динамiки часового ряду.




                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Апаратнi засоби оптимiзацiї роботи алгоритмiв
прогнозування

  Сучаснi персональнi компютери мають наступнi апаратнi
  можливостi для збiльшення швидкостi обчислень:
      Iнструкцiї процесора для однотипних операцiй над
      масивами (векторами);
      Векторнi регiстри;
      Багатоядернi процесори, можливiсть паралельно
      виконувати декiлька не пов’язаних мiж собою потокiв;
      Вiдеокарти та графiчнi пiдсилювачi (GPU), якi
      дозволяють паралельно виконувати однотипнi операцiї
      над цiлочисельними векторами та матрицями;

                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                           Роздiл I.
                          Роздiл II
                         Роздiл III.
                         Роздiл VI.
                          Висновки


Паралельнi алгоритми в методi ланцюгiв Маркова та
програмнi засоби їх реалiзацiї

  Розглянемо деякi приклади паралельної органiзацiї
  алгоритму.
  Алгоритм обчислення прибутковостей
  % дано: y - вихiдний ряд, dt - часовий прирiст.
  n=length(y);
  y2=y(dt:n);
  y1=y(1:n-dt);
  r_abs=y2-y1;
  r_rel=r_abs./y1;


                    Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Паралельнi алгоритми в методi ланцюгiв Маркова та
програмнi засоби їх реалiзацiї
  Алгоритм класифiкацiї прибутковостей
  n=length(r);
  states=ones(1,n); % номери станiв - масив нулiв.
  % Далi буде використовуватись як лiчильник
  for j=1:length(r_lim)
  statesj=r>r_lim(i); % Поелементна умовна операцiя.
  % Повертає вектор значень 0 та 1
  % результуючого вектору) нульовий.
  states=states+statesj; % збiльшуються на 1 тiльки тi
  % компоненти, якi на попередньому кроцi дали
  % iстину операцiї порiвняння (бiльшi порогу)
  end;
                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Iнформацiйна система клiєнт-сервер для задач
прогнозування
  Основна цiль веб-орiєнтованої системи для прогнозування
  часових рядiв - органiзацiя обчислювального кластеру та
  оптимальне розподiлення обчислювальних задач мiж
  вузлами кластеру. Особливостi системи:
      Серверна частина: веб-сервер з iнтерпретатором php та
      БД MySQL;
      Сторона клiєнта - система Matlab+ПО клiєнта;
      Комунiкацiя - протоколи TCP-IP: http для контролю та
      ftp та http для передачi даних.
      Iнтерфейс керування - веб-браузер (html+js)
  Реально дiюча система вiльно доступна за адресою: http:
  prognoz.ck.ua
                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Iнформацiйна система клiєнт-сервер для задач
прогнозування




  Система розподiленого обчислення прогнозiв
  http:prognoz.ck.ua
                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                    Роздiл I.
                                   Роздiл II
                                  Роздiл III.
                                  Роздiл VI.
                                   Висновки


Дiаграма прецедентiв IС
                          Дiаграма прецедентiв IС
                     Реєстрацiя

                              Авторизацiя



                           Додавання завдання          реєстрацiя


        Користувач

                                                                    ПК-обчислювач
                         Завантаження даних
                                                   Виконання завдання

                Завантаження метода



     Збереження прогнозу


                        Рис.: Дiаграма прецедентiв IC

                          Чабаненко Д.М.        Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                  Роздiл I.
                                 Роздiл II
                                Роздiл III.
                                Роздiл VI.
                                 Висновки


Дiаграми класiв

        users                                                                  tasks
     +id: int                                                             +id: int
     +name: char(20)                                                      +platformid: int
     +surname: char(20)                                                   +methodid: int
     +loadtool: int = 1                                                   +dataid: int
     +loaddata: int = 1                                                   +filename: char(50)
     +type: int                methods                    processes       +command: char(50)
     +login: char(20)                                                     +state: char(30)
                            +id: int                     +id: int
     +pass: char(20)        +name: char(20)              +regdate: date +done: int
     +register()            +descr: varchar(100)         +regtime: time +outfilename: char(50)
                                                                          +IP: char(20)
     +edit()                +folder: varchar(100)        +userid: int
                            +userid: int                 +processid: int +adduserid: int
                            +platformid: int             +platformid: int +calcuserid:int
                                                                          +processid:
                                                                                       int
                            +command: varchar(100)       +ip: char(20)    +begcalcdate: date
                            +upload()                    +register()      +begcalctime: time
                            +getfolder()                 +gettask()       +predictminutes: int
                            +update()                                     +endcalcdate: date
                                                                          +endcalctime: time
                                                                          +add()
       data                                                               +edit()
  +id: int
  +name: char(20)
  +descr: varchar(100)           platforms
  +folder: varchar(100)
  +userid: int               +id: int
  +upload()                  +name: char(20)
  +getfolder()               +description: varchar(20)
  +update()                  +add()
                             +edit()
                             +delete()



                          Рис.: Дiаграма прецедентiв ICМаркова
                           Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги
Вступ
                      Роздiл I.
                     Роздiл II
                    Роздiл III.
                    Роздiл VI.
                     Висновки


Методи прогнозування, доступнi з системи




               Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                      Роздiл I.
                     Роздiл II
                    Роздiл III.
                    Роздiл VI.
                     Висновки


Додавання пакету даних для прогнозування




               Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                      Роздiл I.
                     Роздiл II
                    Роздiл III.
                    Роздiл VI.
                     Висновки


Додавання нової прогнозної задачi




               Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                      Роздiл I.
                     Роздiл II
                    Роздiл III.
                    Роздiл VI.
                     Висновки


Задачi, доданi для розрахунку




               Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                      Роздiл I.
                     Роздiл II
                    Роздiл III.
                    Роздiл VI.
                     Висновки


Перегляд та завантаження результатiв розрахункiв




               Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                            Роздiл I.
                           Роздiл II
                          Роздiл III.
                          Роздiл VI.
                           Висновки


Обгрунтування та експериментальна апробацiя
значень параметрiв
  Таблиця 4.1. Квантування та вiдновлення ряду, Абсолютний
  прирiст, MAE
   s      0          1           2          3           4          5
   2      60,04811   63,55099    63,52483   57,8836     53,62744   57,95369
   3      48,07205   28,49054    46,11746   57,88115    53,62744   48,06744
   4      39,32707   30,69113    34,84399   57,88115    37,44608   40,80956
   5      42,01063   20,42735    35,65955   57,88115    36,33637   43,02885
   6      48,38131   21,32351    39,64088   57,88115    32,43568   49,26477
   7      36,06397   18,50938    38,10338   57,88115    35,04669   36,92357
   8      31,22053   19,6723     23,07357   57,88115    34,19287   31,61836
   9      31,42845   17,21272    31,95812   57,88115    31,75808   32,39787
   10     31,09714   16,3421     13,62624   57,88115    31,85516   31,85516
   сер.   40,85      26,247      36,283     57,881      38,48      41,324
   MAE
                     Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                            Роздiл I.
                           Роздiл II
                          Роздiл III.
                          Роздiл VI.
                           Висновки


Обгрунтування та експериментальна апробацiя
значень параметрiв
  Таблиця 4.2. Квантування та вiдновлення ряду, Вiдносний
  прирiст, MAE
   s      0          1           2          3           4          5
   2      28,7123    29,03286    29,04159   45,8535     37,35788   28,7123
   3      22,42224   35,34859    19,67651   45,8535     37,35788   22,42251
   4      13,62889   21,99524    24,08568   45,85327    24,931     15,71549
   5      15,39498   26,67345    27,95582   45,85325    20,02739   18,65748
   6      16,50274   32,20992    17,52374   45,85325    24,34137   15,81712
   7      19,80699   26,48436    41,15324   45,85278    22,8182    18,55593
   8      17,97275   25,82118    21,95639   45,85278    18,29971   16,15618
   9      18,67071   13,44835    32,76122   45,85278    22,17759   20,53648
   10     22,16353   14,9363     24,15115   45,85278    21,07525   21,07525
   сер.   19,475     25,106      26,478     45,853      25,376     19,739
   MAE
                     Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Висновки з проведеного експерименту
  Результати експерименту дозволяють зробити такi висновки:

      Вiдносний прирiст показує бiльш точне вiдтворення
      ряду.
      Оптимальна кiлькiсть станiв дискретного ланцюга
      Маркова - 5-7, т.я. подальше збiльшення не призводить
      до значного покращення представлення ряду.
      Найкращi методи класифiкацiї для абсолютних
      прибутковостей - стовпчик 1 (рiвномiрне за
      вiдхиленням), для вiдносних прибутковостей -
      стовбчики 0 (рiвномiрно за кiлькiстю) та 5 (комбiнована:
      рiвномiрна за кiлькiстю для хвостiв розподiлу та
      рiвномiрна за вiдхиленням для центру). та 1
      (Рiвномiрна за вiдхиленням)
                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                   Роздiл I.
                                  Роздiл II
                                 Роздiл III.
                                 Роздiл VI.
                                  Висновки


Обгрунтування та експериментальна апробацiя
значень параметрiв

  Таблиця 4.3. Похибки прогнозування наступного стану.
  Абсолютний прирiст, MAE
             dt
   k=        4           8           16         32           64     128         256   mean
   1         1,52381     1,571429    1,428571   1            1,65   1,619048    1,7   1,4989797
   2         1,619048    1,428571    1,571429   1            1,6    1,380952    1,3   1,4142857
   3         1,142857    1,47619     1,809524   0,9047619    1,25   1,190476    1,5   1,3248298
   4         1,047619    1,52381     1,761905   1            1,25   1,190476    1,5   1,32483
   5         1,190476    1,52381     1,904762   0,8571429    1,25   1,238095    1,5   1,3520408
   6         1,285714    1,52381     1,714286   0,8571429    1,3    1,190476    1,5   1,3387755
   7         1,238095    1,714286    1,761905   0,8571429    1,2    1,190476    1,5   1,3517007
   8         1,238095    1,714286    1,666667   0,8571429    1,35   1,190476    1,5   1,3595238
   9         1,190476    1,714286    1,666667   0,952381     1,4    1,238095    1,5   1,3802721
   10        1,190476    1,714286    1,809524   0,9047619    1,65   1,238095    1,5   1,4295918
   Середнє   1,2666666   1,5904764   1,709524   0,91904764   1,39   1,2666665   1,5   1,3774830




                           Чабаненко Д.М.       Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                   Роздiл I.
                                  Роздiл II
                                 Роздiл III.
                                 Роздiл VI.
                                  Висновки


Обгрунтування та експериментальна апробацiя
значень параметрiв

  Таблиця 4.4. Похибки прогнозування наступного стану.
  Вiдносний прирiст, MAE
             dt
   k=        4           8            16           32           64      128          256    Середнє
   1         0,952381    1            1,142857     1            1,2     0,9047619    1,25   1,0642857
   2         0,952381    0,9047619    1,190476     1,047619     0,85    0,8095238    1,1    0,9792516
   3         1,142857    0,8095238    1,142857     1,047619     0,8     0,8571429    1,1    0,9857142
   4         1,190476    0,8571429    0,952381     1            0,7     0,8095238    1,15   0,9513605
   5         1,190476    0,8095238    0,9047619    0,952381     0,55    0,8095238    1      0,8880952
   6         1,095238    0,7142857    0,9047619    1,047619     0,6     0,8095238    1,1    0,8959183
   7         1           0,7142857    0,9047619    0,952381     0,65    0,8095238    1,1    0,8758503
   8         1           0,7142857    0,9047619    1            0,65    0,7619048    1      0,8615646
   9         1           0,6190476    0,9047619    0,952381     0,55    0,7619048    1      0,8268707
   10        1           0,6666667    0,9047619    0,8571429    0,5     0,7619048    1      0,8129251
   Середнє   1,0523809   0,78095238   0,98571424   0,98571429   0,705   0,80952382   1,08   0,9141836




                           Чабаненко Д.М.          Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Висновки з проведеного експерименту

  Результати наступного експерименту дозволяють зробити
  такi висновки:
      Для усiх значень ∆t для абсолютних прибутковостей
      оптимальне значення знаходиться в дiапазонi 3-5. Для
      вiдносних це значення досягає 10.
      Iнтервал дискретизацiї ∆t = 32 демонструє найточнiшi
      прогнози як для абсолютних, так i вiдносних приростiв
      Найгiрший - ∆t = 256.
      Вiдносний варiант демонструє бiльш точнi прогнози
      наступного стану


                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                  Роздiл I.
                                 Роздiл II
                                Роздiл III.
                                Роздiл VI.
                                 Висновки


Результат прогнозування
                      4
                   x 10

              2

             1.8

             1.6
       DJI




             1.4

             1.2

              1

             0.8

               0          500   1000     1500 2000    2500   3000
                                         time, days
                           Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                 Роздiл I.
                                Роздiл II
                               Роздiл III.
                               Роздiл VI.
                                Висновки


Результат прогнозування
                      4
                   x 10
              2
                          mean+std
             1.8          mean−std
                          mean
             1.6

             1.4
       DJI




             1.2

              1

             0.8

             0.6
                0           1000           2000       3000         4000
                                        time, days
                          Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Результат прогнозування
                       UX all prognozes 20120210
            3000


            2500


            2000
       UX




            1500


            1000


            500


              0
               0      100           200        300         400
                                time, days
                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                          Роздiл I.
                         Роздiл II
                        Роздiл III.
                        Роздiл VI.
                         Висновки


Результат прогнозування
                       UX all prognozes 20120210
           3000
                                                   mean+std
                                                   mean−std

           2500
      UX




           2000



           1500



           1000
               0      100           200        300         400
                                time, days

                   Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                  Роздiл I.
                                 Роздiл II
                                Роздiл III.
                                Роздiл VI.
                                 Висновки


Результат прогнозування
  Прогнози, обчисленi з рiзною довжиною навчальної вибiрки.
                        all prognozes learningset=2001
     2200


     2000


     1800


     1600


     1400


     1200


     1000


     800


     600
            0   500   1000     1500      2000      2500   3000   3500

                         Чабаненко Д.М.            Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                 Роздiл I.
                                Роздiл II
                               Роздiл III.
                               Роздiл VI.
                                Висновки


Результат прогнозування
  Усереднення прогнозiв, обчислених з рiзною довжиною
  навчальної вибiрки.
                       all prognozes learningset=2001
     2200
                                                         mean+std
                                                         mean−std
     2000


     1800


     1600


     1400


     1200


     1000


     800


     600
            0   500   1000   1500   2000          2500
                         Чабаненко Д.М.           Складнi3000   3500
                                                          ланцюги Маркова
Вступ
                                               Роздiл I.
                                              Роздiл II
                                             Роздiл III.
                                             Роздiл VI.
                                              Висновки


Прогнози фондового ринку Америки


                        0.9
                        0.8
                        0.7
   indices,normalized




                        0.6
                        0.5
                                                               BVSP
                        0.4
                                                               S&P 500
                        0.3                                    GSPTSE
                        0.2                                    MERV
                                                               MXX
                        0.1
                                                               mean
                         0
                              0   500    1000      1500     2000      2500
                                            time, days

                                        Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                                Роздiл I.
                                               Роздiл II
                                              Роздiл III.
                                              Роздiл VI.
                                               Висновки


Прогнози фондового ринку Європи


                         0.9
                         0.8
   indices, normalized




                         0.7
                         0.6
                         0.5                                   AEX
                         0.4                                   FTSEMIB.mi
                                                               CAC 40
                         0.3                                   FTSE 100
                         0.2                                   DAX
                                                               GD.AT
                         0.1
                                                               IBEX
                                                               ISEQ
                               0   500     1000     1500      2000    2500
                                             time, days        mean

                                         Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                                Роздiл I.
                                               Роздiл II
                                              Роздiл III.
                                              Роздiл VI.
                                               Висновки


Прогнози фондового ринку Азiї



                         0.8
   indices, normalized




                         0.6


                         0.4                       SSEC
                                                   BSESN
                                                   HSI
                         0.2                       KS11
                                                   NIKKEI
                                                   mean
                          0
                               0   500    1000      1500     2000      2500
                                             time, days

                                         Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                               Роздiл I.
                                              Роздiл II
                                             Роздiл III.
                                             Роздiл VI.
                                              Висновки


Прогнози свiтового фондового ринку

                        0.9
                        0.8
                        0.7
   indices,normalized




                        0.6
                        0.5
                                                      americas
                        0.4
                                                      asia
                        0.3                           europe
                                                      world
                        0.2
                        0.1

                              0   500     1000     1500      2000     2500
                                            time, days

                                        Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                            Роздiл I.
                           Роздiл II
                          Роздiл III.
                          Роздiл VI.
                           Висновки


Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ


  Для порiвняння, вибрано наступнi архiтектури нейромереж:
   1   Cascade Back Propagation
   2   Elman Back Propagation
   3   Feed Forward BackProp
   4   Linear Layer (design)
   5   NARX (delays)
   6   Perceptron
   7   Radial Basis Fewer neurons



                     Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                         Роздiл I.
                                        Роздiл II
                                       Роздiл III.
                                       Роздiл VI.
                                        Висновки


Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ
  Похибки прогнозування (MAPE) iндексу Dow Jones
  методами СЛМ та нейронних мереж
                   Markov   1               2            3            4        5        6        7
   DJ 2000 (1)     29,05%   99,74%          5810%        74,79%       1, 36 ·  6038%    51,72%   51,79%
                                                                      105
   DJ 2000 (2)     13,93%   58,70%          23619%       56,21%       32,34%   84,37%   19,34%   18,87%
   DJ 2000(3)      10,75%   29,43%          24642%       3, 5 · 103   406714% 247%      18,05%   22,02%
   DJ 2000 (4)     14,45%   36,39%          8353%        84,37%       766655% 78,62%    22,63%   22,37%
   DJ 2000 (5)     12,78%   68,33%          100618%      7296%        3, 33 ·  34,10%   12,14%   13,92%
                                                                      105
   DJ 2000 (6)     23,86%   17,95%          221295%      24,05%       44,90%   28,60%   14,84%   12,83%
   DJ 3000 (1)     5,85%    84,71%          15,24%       392%         3017%    1152%    13,73%   14,17%
   DJ 3000 (2)     16,99%   22,86%          24,54%       214,78%      1, 45 ·  21,52%   14,93%   19,40%
                                                                      10 15
   DJ 3000   (3)   25,28%   36,81%          48,54%       43,73%       60969% 74,56%     34,29%   33,59%
   DJ 3000   (4)   34,99%   44,17%          44,61%       51,73%       92,30%   61,94%   43,66%   42,90%
   DJ 3000   (5)   19,32%   76,47%          22,41%       53,07%       2570547% 7204%    23,79%   23,72%
   DJ 3000   (6)   19,96%   41,11%          31,02%       1, 5·1014    39,69%   36,71%   23,99%   25,91%
   DJ 4500   (1)   56,45%   48,12%          15,24%       73,67%       821%     26,83%   17,72%   19,62%
   DJ 4500   (2)   41,02%   51,57%          46,01%       57,28%       28225% 1455%      40,50%   39,44%
   DJ 4500   (3)   21,72%   39,72%          100,72%      66,90%       91,12%   64,13%   77,33%   78,86%
   DJ 4500   (4)   17,73%   87,64%          26,49%       28,84%       36,76%   39,80%   16,41%   16,91%
   DJ 4500   (5)   8,73%    5 · 1016        2, 35·108    26,78%       305%     48,51%   36,65%   36,75%
   DJ 4500   (6)   55,20%   9 · 1022        61,95%       62,55%       67,20%   60,04%   56,01%   56,25%
                             Чабаненко Д.М.             Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                      Роздiл I.
                                     Роздiл II
                                    Роздiл III.
                                    Роздiл VI.
                                     Висновки


Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ
  Похибки прогнозування
  (MAPE) iндексу S&P 500 методами СЛМ та нейронних мереж
                      Markov   1           2           3          4         5         6        7
   S&P   2000   (1)   15,35%   71,60%      173177%     678,74%    56,40%    31,85%    28,93%   30,27%
   S&P   2000   (2)   12,64%   3, 6·1029   181043%     37,70%     43,95%    50,45%    21,27%   22,46%
   S&P   2000   (3)   15,43%   23,44%      98055%      50,01%     13297%    43,08%    20,19%   22,24%
   S&P   2000   (4)   13,21%   33,15%      606%        24,76%     1, 54 ·   34,36%    16,01%   18,56%
                                                                  1017
   S&P 2000 (5)       54,90%   79,57%      9027%       64,04%     22520%    179%      51,88%   51,70%
   S&P 3000 (1)       11,78%   74,85%      205%        59,81%     5, 32 ·   43,08%    26,04%   25,32%
                                                                  1031
   S&P 3000 (2)       14,96%   132,92%     1246%       41,80%     63,46%    3 · 105   19,10%   19,12%
   S&P 3000 (3)       28,68%   40,20%      28,53%      34,88%     73,58%    33,59%    20,03%   19,62%
   S&P 3000 (4)       18,56%   52,33%      431%        1, 87  ·   1, 1 ·    74,02%    17,76%   20,12%
                                                       1054       1036
   S&P 3000 (5)       19,07%   167,00%     31,07%      53,43%     8, 14 ·   37,69%    38,07%   37,67%
                                                                  1029
   S&P 4500 (1)       11,72%   29,90%      23,25%      32,50%     47,94%    63,65%    30,25%   30,31%
   S&P 4500 (2)       10,06%   7, 3·1054   19,24%      8, 34  ·   211%      41,11%    14,59%   14,59%
                                                       1096
   S&P 4500 (3)       25,24%   9 · 1073    41,05%      49,93%     1025%     128%      34,58%   33,87%
   S&P 4500 (4)       25,66%   4 · 10119   24,66%      40,77%     76,70%    44,20%    11,93%   14,27%
   S&P 4500 (5)       22,83%   61,21%      39,04%      57,66%     9    ·    198%      29,53%   32,87%
                                                                  1071
                               Чабаненко Д.М.        Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                           Роздiл I.
                          Роздiл II
                         Роздiл III.
                         Роздiл VI.
                          Висновки


Висновки з проведеного експерименту


  З таблиць видно, що у переважної бiльшостi експериментiв
  точнiсть прогнозування згiдно методики складних ланцюгiв
  Маркова, є кращою (порядка 22 %). Також у деяких видiв
  нейромереж (з 1 по 5 архiтектури) були помiченi дуже
  великi вiдхилення вiд реального продовження, що звязане з
  тим, що модель таких видiв нейромереж продемонструвала
  зростання у нескiнченнiсть або падiння до нуля. При
  архiтектурах 6 (Perceptron) та 7 (Radial Basis Fewer neurons)
  таких прогнозiв не було помiчено.



                    Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                       Роздiл I.
                      Роздiл II
                     Роздiл III.
                     Роздiл VI.
                      Висновки


Висновки
    Проаналiзовано сучаснi методи прогнозування,
    розроблено їх класифiкацiю, висвiтлено проблеми та
    можливi шляхи їх подолання;
    Розроблено методику прогнозування, основану на
    складних ланцюгах Маркова;
    Розроблено методику оцiнки можливих сценарiїв ряду
    для урахування невизначеностi моделi;
    Здiйснено апробацiю алгоритму на часових рядах рiзної
    природи, запропоновано методи оцiнювання можливого
    горизонту прогнозу та довiрчих iнтервалiв;
    Виконано експериментальне порiвняння якостi прогнозiв
    з вiдомими методами прогнозування iндексiв фондових
    ринкiв.
                Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                        Роздiл I.
                       Роздiл II
                      Роздiл III.
                      Роздiл VI.
                       Висновки




Дякую за увагу, доповiдь завершено.
Готовий вiдповiсти на Вашi запитанння.
http:prognoz.ck.ua
mailto:chdn6026@mail.ru
icq:345243743
skype:dmitry_chabanenko




                 Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                       Роздiл I.
                      Роздiл II
                     Роздiл III.
                     Роздiл VI.
                      Висновки




Додатковi слайди.




                Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                             Роздiл I.
                            Роздiл II
                           Роздiл III.
                           Роздiл VI.
                            Висновки


Моделi нейронних мереж

    x1
        w1
   x2
       w2
       wn
  xn

                                n
                    Y=F              wi · xi   · F (WX) ,           (7)
                               i=1

  де X = (x1 , x2 , . . . , xn )T – вектор вхiдного сигналу;
  W = (w1 , w2 , . . . , wn ) – ваговой вектор; F – оператор
  нелiнiйного перетворення.


                      Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Моделi нейронних мереж

   x1                                                   y1
         Вхiд 1       Прихов 1             Вихiд 1


   x2                                                   y2
        Вхiд 2         Прихов 2           Вихiд 2




   xn                                                   yn
         Вхiд n       Прихов 2             Вихiд m

                                 Вихiдний шар
        Вхiдний шар Прихований шар
                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                             Роздiл I.
                            Роздiл II
                           Роздiл III.
                           Роздiл VI.
                            Висновки


Метод групового урахування аргументiв

                             y = a0 + a1 xi xj ,
                          y = a0 + a1 xi + a2 xj ,
                   y = a0 + a1 xi + a2 xj + a3 xi xj ,
           y = a0 + a1 xi + a2 xj + a3 x2 + a4 x2 + a5 xi xj .
                                        i       j                                 (8)
  В загальному випадку, використовується полiном
  Колмогорова-Габора:
                     n              n
         y = a0 +         ai xi +         aij xi xj +           aijk xi xj xk .   (9)
                    i=1             i=1                 i<j<k



                     Чабаненко Д.М.         Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                         Роздiл I.
                        Роздiл II
                       Роздiл III.
                       Роздiл VI.
                        Висновки


Перевiрка усiх можливих сценарiїв продовження ряду



  Чи завжди найкращим прогнозом буде ряд з найбiльшою
  ймовiрнiстю?
  Для перевiрки згенеруємо усi можливi продовження ряду
  (повний перебор).
  На основi формули (3) знайдемо ймовiрнiсть кожного
  сценарiю.




                  Чабаненко Д.М.     Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                      Роздiл I.
                                     Роздiл II
                                    Роздiл III.
                                    Роздiл VI.
                                     Висновки


Результат прогнозування
  Усi сценарiї, кумулятивна ймовiрнiсть яких складає 75 %.
                              Markov Predictions, p=75%
                  1250



                  1200
   S&P500 index




                  1150



                  1100



                  1050



                  1000
                         10    20          30       40      50
                                    time, days


                              Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                      Роздiл I.
                                     Роздiл II
                                    Роздiл III.
                                    Роздiл VI.
                                     Висновки


Результат прогнозування
  Усi сценарiї, кумулятивна ймовiрнiсть яких складає 15 %.
                             MarkovPredictions, p=15%
                 1250



                 1200
  S&P500 index




                 1150



                 1100



                 1050



                 1000
                        10     20       30        40     50
                                    time, days
                              Чабаненко Д.М.      Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                  Роздiл I.
                                 Роздiл II
                                Роздiл III.
                                Роздiл VI.
                                 Висновки


Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ

  Таблиця 4.5. Похибки прогнозування методуу СЛМ та
  нейронних мереж
          MarkovMSE 1              2          3          4          5          6          7
   DJI    4862,81    29825,54      771,8155   419,0937   333,8829   708,146    478,9897   515,4856
   DJI    15407,07   5050,792      4603,083   7748,256   6278,986   3579,235   3697,634   3622,063
   DJI    133996,19  99226,58      125310     57176,59   150437,5   60513,2    132736,3   159474,1
   DJI    2657170,59 3640634       4285888    3289487    3133443    3877453    3818135    4060255
   DJI5   836,27     343,21        271,7977   177,7498   271,6964   101,2644   248,7703   209,4772
   DJI    39145,89   4223,914      5620,258   4370,172   4738,079   3226,095   2362,942   1772,327
   DJI    196,85     641,2571      123,276    247,2131   369,4413   392,6245   215,7118   303,4189
   DJI    346047,47  139694,1      181015,7   227291     97476,5    148175,4   130119,7   157027,7
   DJI    8127140,46 3558192       2895846    6013268    2527864    1595068    7175845    7167810
   DJI    9563,6     5461,267      7773,935   3562,303   5484,123   4309,42    11234,14   4566,526
   DJI    26032,27   5315,589      3430,66    16557,13   3979,254   19935,65   5558,238   5383,096
   DJI    27944,2    14354,19      30557,61   8645,996   12666,35   9136,454   7639,301   7562,249
   DJI    18358,54   700,0981      187,3698   155,7703   480,0762   163,0023   225,6405   311,0369
   DJI    2377171,9  106450        593890,6   1058077    1191157    1274379    1486320    980308,4
   DJI    5999085,19 4897333       4234222    3035355    4724475    2769336    6879028    5460036
   DJI    8576,77    9535,564      4304,265   2012,591   3541,091   7738,709   3535,161   3134,458
   DJI    4388,64    14522,97      8456,225   10093,76   10846,8    11436,65   8643,565   8008,173
   DJI    216434,67  73562,44      131504,7   42296,75   142283,7   19161,62   128344,5   128220,5



                       Чабаненко Д.М.         Складнi ланцюги Маркова
Вступ
                                 Роздiл I.
                                Роздiл II
                               Роздiл III.
                               Роздiл VI.
                                Висновки


Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ

  Таблиця 4.6.
  Похибки прогнозування алгоритму СЛМ та нейронних мереж
          MarkovMSE 1             2          3          4          5          6          7
   GSPC   36,72     76,33231      46,8864    49,58305   42,46866   83,45371   41,87643   31,16411
   GSPC   141,88    89,09176      67,92983   127,9769   198,8137   175,6017   240,6194   212,3979
   GSPC   235,38    89,35446      452,4533   157,2896   125,3486   109,1961   89,51768   89,55271
   GSPC   1137,88   1438,175      1184,36    727,8405   777,1543   852,8376   537,3756   521,8377
   GSPC   133565,76 18409,5       46718,79   7035,171   63977,94   51162,44   70696,23   46883,95
   GSPC   73,19     88,60546      86,91811   61,01672   37,0717    77,47533   68,48738   63,45674
   GSPC   175,18    235,427       109,4156   219,5497   125,0683   72,31041   139,8682   149,3686
   GSPC   1018,53   189,6797      214,0317   188,6304   399,4031   100,1906   234,7954   186,769
   GSPC   2532,43   752,8921      540,3072   2567,136   799,5384   2645,999   392,5501   439,1967
   GSPC   25882,18  11086,59      17820,59   10803,65   51369,16   8611,761   23459,13   20588,33
   GSPC   121,756   195,629       87,72242   68,19237   113,8921   91,08167   273,81     275,2606
   GSPC   75,22     397,9204      70,7982    122,5436   226,1052   113,7206   58,91802   60,76534
   GSPC   1692,19   96,46894      1562,415   478,9659   347,6168   575,9448   793,6815   722,2358
   GSPC   7177,0    981,3162      1421,711   608,6635   263,4561   653,4561   201,1695   195,4168
   GSPC   60205,85  126389,2      44060,29   41708,47   30733,04   9448,52    26730,99   26564,83




                       Чабаненко Д.М.        Складнi ланцюги Маркова

More Related Content

Similar to Chabanenko seminar20121226

Disertation_ChepinogaA
Disertation_ChepinogaADisertation_ChepinogaA
Disertation_ChepinogaAramcoopersoon
 
dissertation Chepinoga AV
dissertation Chepinoga AVdissertation Chepinoga AV
dissertation Chepinoga AVramcoopersoon
 
Презентація курсу з аналізу даних
Презентація курсу з аналізу данихПрезентація курсу з аналізу даних
Презентація курсу з аналізу данихVladimir Bakhrushin
 

Similar to Chabanenko seminar20121226 (20)

novi виставка 9-10.pptx
novi виставка 9-10.pptxnovi виставка 9-10.pptx
novi виставка 9-10.pptx
 
Vidguk musienko na_лукашенко
Vidguk musienko na_лукашенкоVidguk musienko na_лукашенко
Vidguk musienko na_лукашенко
 
Program ph d-122
Program ph d-122Program ph d-122
Program ph d-122
 
Dis stertenn2
Dis stertenn2Dis stertenn2
Dis stertenn2
 
Dis sterten
Dis stertenDis sterten
Dis sterten
 
Disser egorova
Disser egorovaDisser egorova
Disser egorova
 
Aref sterten
Aref stertenAref sterten
Aref sterten
 
Aref -
Aref -Aref -
Aref -
 
Disertation_ChepinogaA
Disertation_ChepinogaADisertation_ChepinogaA
Disertation_ChepinogaA
 
dissertation Chepinoga AV
dissertation Chepinoga AVdissertation Chepinoga AV
dissertation Chepinoga AV
 
223
223223
223
 
Vidguk korchenko
Vidguk korchenkoVidguk korchenko
Vidguk korchenko
 
Dis deev
Dis deevDis deev
Dis deev
 
Презентація курсу з аналізу даних
Презентація курсу з аналізу данихПрезентація курсу з аналізу даних
Презентація курсу з аналізу даних
 
косилов автореферат
косилов авторефераткосилов автореферат
косилов автореферат
 
Autoreferat lukashenko
Autoreferat lukashenkoAutoreferat lukashenko
Autoreferat lukashenko
 
Лекція
ЛекціяЛекція
Лекція
 
Dis deev
Dis deevDis deev
Dis deev
 
Prykladna_mekhanika.pdf
Prykladna_mekhanika.pdfPrykladna_mekhanika.pdf
Prykladna_mekhanika.pdf
 
Vidguk musienko
Vidguk musienkoVidguk musienko
Vidguk musienko
 

More from Dmitry Chabanenko

Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1
Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1
Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1Dmitry Chabanenko
 
Умовний оператор if
Умовний оператор ifУмовний оператор if
Умовний оператор ifDmitry Chabanenko
 
TobilevichGraphs 2013 (updated)
TobilevichGraphs 2013 (updated)TobilevichGraphs 2013 (updated)
TobilevichGraphs 2013 (updated)Dmitry Chabanenko
 
KussiyCherkassy 2013 3 (updated)
KussiyCherkassy 2013 3 (updated)KussiyCherkassy 2013 3 (updated)
KussiyCherkassy 2013 3 (updated)Dmitry Chabanenko
 
KussiyCherkassy 2013 2 (updated)
KussiyCherkassy 2013 2 (updated)KussiyCherkassy 2013 2 (updated)
KussiyCherkassy 2013 2 (updated)Dmitry Chabanenko
 
куссыйчеркассы 2013 1 (updated)
куссыйчеркассы 2013 1 (updated)куссыйчеркассы 2013 1 (updated)
куссыйчеркассы 2013 1 (updated)Dmitry Chabanenko
 
індекс фрактальності як міра складності фондового ринку
індекс фрактальності як міра складності фондового ринкуіндекс фрактальності як міра складності фондового ринку
індекс фрактальності як міра складності фондового ринкуDmitry Chabanenko
 
куссыйчеркассы 2013 3
куссыйчеркассы 2013 3куссыйчеркассы 2013 3
куссыйчеркассы 2013 3Dmitry Chabanenko
 
куссыйчеркассы 2013 2
куссыйчеркассы 2013 2куссыйчеркассы 2013 2
куссыйчеркассы 2013 2Dmitry Chabanenko
 
куссыйчеркассы 2013
куссыйчеркассы 2013куссыйчеркассы 2013
куссыйчеркассы 2013Dmitry Chabanenko
 
Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)
Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)
Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)Dmitry Chabanenko
 
Принципы работы интернет.
Принципы работы интернет. Принципы работы интернет.
Принципы работы интернет. Dmitry Chabanenko
 

More from Dmitry Chabanenko (20)

Twig in symfony
Twig in symfonyTwig in symfony
Twig in symfony
 
Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1
Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1
Основи алгоритмізації та програмування. Лекція 1
 
06 02 алгоритмы
06 02 алгоритмы06 02 алгоритмы
06 02 алгоритмы
 
Умовний оператор if
Умовний оператор ifУмовний оператор if
Умовний оператор if
 
Chab m3e2 2013
Chab m3e2 2013Chab m3e2 2013
Chab m3e2 2013
 
TulyakovaSeminarCherk2013
TulyakovaSeminarCherk2013TulyakovaSeminarCherk2013
TulyakovaSeminarCherk2013
 
TobilevichGraphs 2013 (updated)
TobilevichGraphs 2013 (updated)TobilevichGraphs 2013 (updated)
TobilevichGraphs 2013 (updated)
 
KussiyCherkassy 2013 3 (updated)
KussiyCherkassy 2013 3 (updated)KussiyCherkassy 2013 3 (updated)
KussiyCherkassy 2013 3 (updated)
 
KussiyCherkassy 2013 2 (updated)
KussiyCherkassy 2013 2 (updated)KussiyCherkassy 2013 2 (updated)
KussiyCherkassy 2013 2 (updated)
 
куссыйчеркассы 2013 1 (updated)
куссыйчеркассы 2013 1 (updated)куссыйчеркассы 2013 1 (updated)
куссыйчеркассы 2013 1 (updated)
 
індекс фрактальності як міра складності фондового ринку
індекс фрактальності як міра складності фондового ринкуіндекс фрактальності як міра складності фондового ринку
індекс фрактальності як міра складності фондового ринку
 
Chab
ChabChab
Chab
 
куссыйчеркассы 2013 3
куссыйчеркассы 2013 3куссыйчеркассы 2013 3
куссыйчеркассы 2013 3
 
куссыйчеркассы 2013 2
куссыйчеркассы 2013 2куссыйчеркассы 2013 2
куссыйчеркассы 2013 2
 
а.с.лукьянчук
а.с.лукьянчука.с.лукьянчук
а.с.лукьянчук
 
куссыйчеркассы 2013
куссыйчеркассы 2013куссыйчеркассы 2013
куссыйчеркассы 2013
 
проект енигма
проект енигмапроект енигма
проект енигма
 
графы
графыграфы
графы
 
Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)
Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)
Soloviev cherkassy (vladimir soloviev's conflicted copy 2013 07-08)
 
Принципы работы интернет.
Принципы работы интернет. Принципы работы интернет.
Принципы работы интернет.
 

Recently uploaded

Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdfЗастосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdfssuser15a891
 
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdfатестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdfhome
 
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповіданняР.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповіданняAdriana Himinets
 
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptxБібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptxssuserc301ed1
 
Хімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 класХімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 класkrementsova09nadya
 
Бомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентаціяБомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентаціяssuser0a4f48
 
О.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. БіографіяО.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. БіографіяAdriana Himinets
 
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.pptЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.pptssuser59e649
 
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»tetiana1958
 
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdfupd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdfssuser54595a
 
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdfІваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdfhome
 
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptxПрезентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptxOlgaDidenko6
 
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...JurgenstiX
 

Recently uploaded (14)

Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdfЗастосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
Застосування Гайду безбар’єрності в роботі закладів культури громад Одещини.pdf
 
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdfатестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
атестація 2023-2024 Kewmrbq wtynh GNJ.pdf
 
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповіданняР.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
Р.Шеклі "Запах думки". Аналіз оповідання
 
Віртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptx
Віртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptxВіртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptx
Віртуальна виставка нових надходжень 2-24.pptx
 
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptxБібліотека – розвиток дитячої творчості  та дозвілля для дітейpptx
Бібліотека – розвиток дитячої творчості та дозвілля для дітейpptx
 
Хімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 класХімічні елементи в літературних творах 8 клас
Хімічні елементи в літературних творах 8 клас
 
Бомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентаціяБомбочки для ванни своїми руками презентація
Бомбочки для ванни своїми руками презентація
 
О.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. БіографіяО.Духнович - пророк народної правди. Біографія
О.Духнович - пророк народної правди. Біографія
 
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.pptЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
ЛЕКЦІЯ Засоби масової інформації –важливий інструмент ПР.ppt
 
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
Відкрита лекція на тему «Контроль бур'янів в посівах соняшника»
 
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdfupd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
upd.18-04-UA_REPORT_MEDIALITERAСY_INDEX-DM_23_FINAL.pdf
 
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdfІваніщук Надія Вікторівна атестація  .pdf
Іваніщук Надія Вікторівна атестація .pdf
 
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptxПрезентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
Презентациія для сайта Група «Незабудка».pptx
 
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
Принципові відмінності досконалої (повної) конкуренції від інших форм організ...
 

Chabanenko seminar20121226

  • 1. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Чабаненко Дмитро Миколайович Математичнi моделi та методи прогнозування часових рядiв на основi складних ланцюгiв Маркова За матерiалами дисертацiї на здобуття наукового ступеня кандидата технiчних наук. Спецiальнiсть 01.05.02 - Математичне моделювання та обчислювальнi методи. 26 грудня 2012, м. Черкаси Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 2. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Актуальнiсть дослiдження. Прогнозування стану об’єктiв будь-якої природи є дуже актуальною, не розв’язаною на даний час задачею. Фiнансовi ринки є складними системами з великою кiлькiстю агентiв, що взаємодiють, що створює значнi труднощi застосування загальновiдомих методiв прогнозування до прогнозування їх стану. Наявнiсть кризових явищ на фiнансових ринках вимушує учасникiв ринкiв шукати бiльш точнi та надiйнi моделi для прийняття обгрунтованих рiшень. Проблеми методiв прогнозування складних систем вимушують дослiдникiв шукати суттєво новi концепцiї, парадигми для бiльш адекватного описання сучасних фiнансових ринкiв, здатних пояснювати динамiку кризових явищ. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 3. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами Робота виконана у рамках науково-дослiдницької теми “Моделювання складних фiнансово-економiчних систем”, що проводяться на кафедрi економiчної кiбернетики Черкаського нацiонального унiверситету iменi Богдана Хмельницького. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 4. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Мета i завдання дослiдження Метою даної роботи є розробка моделей часових рядiв на основi складних ланцюгiв Маркова для покращення точностi довгострокових прогнозiв iндексiв свiтових фондових ринкiв. Для досягнення мети поставлено наступнi завдання: проаналiзувати сучаснi методи прогнозування, здiйснити їх класифiкацiю, висвiтлити проблеми та можливi шляхи їх подолання; розробити методику прогнозування, основану на складних ланцюгах Маркова; розробити методику оцiнки можливих сценарiїв ряду для урахування невизначеностi моделi; здiйснити апробацiю методу на часових рядах рiзної природи, оцiнити можливий горизонт прогнозу та довiрчi iнтервали; виконати експериментальне порiвняння якостi прогнозiв з вiдомими методами прогнозування iндексiв фондових ринкiв. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 5. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Об’єкт, предмет та методи дослiдження Oб’єкт дослiдження - процес прогнозування часових рядiв при аналiзi iндексiв свiтових фондових ринкiв. Предмет дослiдження - методи та моделi прогнозування часових рядiв, основанi на складних ланцюгах Маркова. Методи дослiдження У роботi використовувалися методи теорiї випадкових процесiв, складних ланцюгiв Маркова, що дозволяють побудувати модель ряду, статистики та економетрiї, якi використанi для вибору множини значних факторiв, якi впливають на прогнозований показник, нелiнiйної динамiки, рекурентних дiаграм, якi дозволяють здiйснити побудову низькочастотної складової ряду, методiв нелiнiйної оптимiзацiї для побудови нелiнiйної трендової моделi з гармонiчними складовими. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 6. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Наукова новизна одержаних результатiв Основними науковими результатами, що виносяться на захист, є такi: Вперше: Запропоновано метод прогнозування часових рядiв на основi складних ланцюгiв Маркова, тобто ланцюгiв Маркова з пам’яттю, якi, на вiдмiну вiд вiдомих моделей часових рядiв, враховують ефект пам’ятi та здатнi виявити закономiрностi ряду, прихованi вiд класичних методiв прогнозування. Запропоновано технологiю прогнозування згiдно iєрархiї приростiв часу та процедуру “склеювання”, що дозволило вiдтворювати мультифрактальнi властивостi часових рядiв складних фiнансово-економiчних систем та пiдвищити точнiсть середньо- та довгострокових прогнозiв. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 7. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Наукова новизна одержаних результатiв Удосконалено: методи дискретизацiї часового ряду, враховуючи особливостi негаусового розподiлу прибутковостей фiнансових часових рядiв; методи апроксимацiї та екстраполяцiї часових рядiв на основi виокремлення низькочастотного тренду за допомогою дискретного Фур’є-продовження з двохчастотним наближенням; здiйсненно оптимiзацiю швидкодiї алгоритму за рахунок використання хеш-таблиць, що дозволило зменшити час розрахунку прогнозiв; Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 8. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Наукова новизна одержаних результатiв Дiстали подальшого розвитку: клiтинно-автоматний пiдхiд до прогнозування часових рядiв введенням методу прогнозування при змiннiй довжинi пам’ятi. мультиагентний пiдхiд до паралельного обчислення прогнозiв часових рядiв, що дозволило зменшити час розрахунку множини показникiв за рахунок паралельного та розподiленного обчислення. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 9. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Практичне значення одержаних результатiв Запропонованi моделi часових рядiв та методи прогнозування можуть бути використанi при аналiзi та прогнозуваннi часових рядiв рiзної природи, зокрема дiяльностi фiнансово-економiчних органiзацiй, яким корисне прогнозування. Для технiчних систем, що характеризуються динамiкою показникiв у виглядi часових рядiв, розробленi методи також можуть бути корисними для аналiзу та прогнозування. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 10. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Публiкацiї Основнi результати роботи викладено у 4-х статтях , опублiкованих у виданнях, що внесенi до перелiку наукових фахових видань України, 3-х статтях у зарубiжних фахових виданнях та додатково вiдображено в матерiалах конференцiй. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 11. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Апробацiя результатiв дисертацiї Основнi результати дослiдження доповiдалися на наступних наукових конференцiях рiзного рiвня: Working Group on Physics of Socio-economic Systems, Dresden, October 5-8, 2009.; International Conference “Information Technologies, Management and Society”. April 16-17, Riga, Latvia.; Х Мiжнародна науково-технiчна конференцiя “Системний аналiз та iнформацiйнi технологiї”, м Київ, 2008, 2009, 2010 та 2011 р. Проблеми iнформатики та моделювання, м. Харкiв, 15-17 вересня 2010 р. Мiжнародна науково-практична конференцiя “Dynamical systems modeling and stability investigation”, DSMSI-2011, м. Київ; VI Мiжнародна науково-технiчна конференцiя “Комп’ютернi технологiї в будiвництвi”, Київ-Севастополь, 9-12 вересня 2008 р.; Гумбольдт-коллег - 2009, м. Київ; Мiжнародна науково-практична конференцiя “Iтонт-2009” , “Iтонт-2012”, м. Черкаси; Мiжнародна науково-технiчна конференцiя “Обчислювальний iнтелект-2011”, м. Черкаси; Мiжнародна науково-практична конференцiя “Монiторинг, моделювання та менеджмент емерджентної економiки”, 2008 р., м. Черкаси, 2010 р., м. Одеса; Мiжнародна науково-практична конференцiя “Iнформацiйнi технологiї та моделювання в економiцi”, 2009 р., м. Черкаси. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 12. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Структура дисертацiї Дисертацiя складається зi вступу, 4-х роздiлiв, списку лiтератури (112 джерел) та додаткiв. Загальний обєм дисертацiї складає 172 сторiнок. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 13. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Класифiкацiя методiв прогнозування: Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 14. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Постановка задачi прогнозування Динамiка системи задана послiдовнiстю значень yi , (i = 1..N) показника, що прогнозується, вимiряного з постiйним кроком дискретизацiї ∆t. Необхiдно оцiнити величини майбутнiх значень yN+1 , yN+2 , ..., yN+NP , базуючись на закономiрностях, виявлених вибраною прогнозною моделлю. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 15. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Математичнi моделi прогнозiв Методи прогнозування можуть бути поданi у виглядi наступної математичної моделi: (1) (1) f(t, yt , yt−1 , ..., yt−m , xt , ..., xt−m1 , yt+1 = (2) (2) (k) (k) (1) xt , ..., xt−m2 , xt , ..., xt−mk ), де yt - величина показника, що прогнозується в момент часу (i) t; xt - величина i-го фактора в момент часу t, який впливає на y; m, m1 , ...mk - довжини “памятi” рядiв факторiв, якi використовуються при прогнозуваннi. Вiдмiнностi рiзних методiв будуть стосуватися структури вхiдних даних x та виду функцiї f(...). Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 16. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Пiдходи до побудови залежностi (вибiр виду зв’язку): Лiнiйна Тi, що зводяться до лiнiйної (експоненцiальна, обернена залежнiсть тощо) нелiнiйна алгебраїчна нейромережевi випадковi (маркiвськi) нечiткi Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 17. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Методи побудови моделей та оцiнювання їх параметрiв: Метод найменших квадратiв; Метод найменших модулiв; Методи оптимiзацiї: метод Ньютона; градiєнтнi методи; генетичнi алгоритми. Методи iндуктивного моделювання (метод групового урахування аргументiв) Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 18. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Метод ARIMA (Бокса-Дженкiнса) AR(p) -авторегресiйна модель порядку p, яка має вигляд: Y(t) = f0 + f1 · Y(t − 1) + f2 · Y(t − 2) + ... + fp · Y(t − p) + E(t) де Y(t) - значення залежної змiнної в момент часу t. f0 , f1 , f2 , ..., fp - параметри, якi оцiнюються. E(t) - похибка вiд впливу змiнних, якi не врахованi в моделi. Задача полягає к тому, щоб оцiнити значення параметрiв f0 , f1 , f2 , ..., fp . MA(q) -модель ковзного середнього порядку q, яка має вигляд: Y(t) = m + e(t) − w1 · e(t − 1) − w2 · e(t − 2) − ... − wp · e(t − p), де Y(t)-залежна змiнна в момент часу t. w0 , w1 , w2 , ..., wp - параметри, якi оцiнюються, e(t)- залишки. AR(p)+MA(q)->ARMA(p,q)->ARMA(p,q)(P,Q)- >ARIMA(p,q,r)(P,Q,R)->... Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 19. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Огляд середовищ розробки програмного забезпечення для прогнозування Спецiальне програмне забезпечення для аналiзу та прогнозування часових рядiв: Matlab (Statistics toolbox, Neural Network Toolbox та iншi) Statistica (має моделi для багатофакторного аналiзу, неромереж); SSA (Метод “Гусениця”), спецiалiзована; NeuroShell та багато iнших. Недолiки: для аналiзу часових рядiв бiльшiсть готових систем вимагає формування вибiрки навчання саме для часових рядiв (для лагових, авторегресiйних моделей). Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 20. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Авторегресiйнi методи прогнозування 4 x 10 1.2 S&P 500 1.15 1.1 1.05 6900 7000 7100 7200 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 21. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Авторегресiйнi методи прогнозування 8000 6000 S&P 500 4000 2000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 22. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Авторегресiйнi методи прогнозування 900 800 DJI 700 600 500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 23. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Авторегресiйнi методи прогнозування 5000 4000 S&P 500 3000 2000 1000 0 5000 10000 15000 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 24. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Проблеми методiв прогнозування? Проблеми, якi перешкоджають побудовi прогнозiв: Неадекватнiсть моделi через складнiсть системи, що дослiджується; Складнощi у побудовi моделей, що описують закономiрностi динамiки системи та ї ї компонентiв; Неможливiсть апрiорного врахування невизначенностi у вхiдних даних та у побудованому прогнозi; Прогнозування неочiкуваних явищ, тобто тих, якi зовсiм не були представленi в навчаннi; Недонавчання, перенавчання; Неврахування “пам’ятi” часового ряду. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 25. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Висновки до роздiлу I. Проведено порiвняльний аналiз вiдомих методiв прогнозування одновимiрних часових рядiв. Виокремлено проблеми популярних методiв та можливi шляхи їх подолання. Одним з таких шляхiв є розробка методу прогнозування, що враховує причинно-наслiдковi закономiрностi у дискретному представленнi часового ряду та фрактальностi (самоподiбностi на рiзних частотних рiвнях) реальних часових рядiв. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 26. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Дискретний ланцюг Маркова - модель випадкового процесу, в якому ймовiрнiсть наступного стану залежить тiльки вiд наявного i не залежить вiд усiх попереднiх. P(Xn+1 = in+1 | Xn = in , . . . , X0 = i0 ) = P(Xn+1 = in+1 | Xn = in ), (2) де Xn - послiдовнiсть дискретних випадкових подiй; in - конкретна реалiзацiя даної випадкової послiдовностi. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 27. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Нехай задана матриця ймовiрностей переходiв мiж подiями:   p11 p12 p13 A =  p21 p22 p23  , p31 p32 p33 де pij - ймовiрнiсть переходу зi стану i в стан j. Якщо задано вектор початкових ймовiрностей стану системи (1) (2) (3) pt0 = (pt0 , pt0 , pt0 ), то для визначення вектору ймовiрностей стану системи через k крокiв, у випадку ланцюга Маркова 1-го порядку використовується наступна формула: pt0+k = pt0 · Ak . (3) Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 28. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Принципова вiдмiннiсть ланцюгiв Маркова високих порядкiв вiд простих полягає у врахуваннi “пам’ятi” (передiсторiї). Ланцюги Маркова порядку вище першого можна звести до простих за допомогою введення поняття “узагальнений стан” як послiдовностi станiв (передiсторiї). p11,11 0 0 p21,11 0 0 p31,11 0 0  p11,12 0 0 p21,12 0 0 p31,12 0 0  p11,13 0 0 p21,13 0 0 p31,13 0 0  0 p12,21 0 0 p22,21 0 0 p32,21 0 A=   0 0 p12,22 p12,23 0 0 0 0 p22,22 p22,23 0 0 0 0 p32,22 p32,23 0 0 ,  0 0 p13,31 0 0 p23,31 0 0 p33,31  0 0 p13,32 0 0 p23,32 0 0 p33,32 0 0 p13,33 0 0 p23,33 0 0 p33,33 де pij,jk - ймовiрнiсть переходу з узагальненого стану ij в стан jk, тобто iз елементарного стану j, перед яким вiдбувся стан i, перейти в стан k. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 29. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Ряд неперервних значень часового ряду pt необхiдно перетворити у ряд дискретних станiв ланцюга Маркова. Методи кодування пов’язанi з величиною абсолютних (4) або вiдносних (5) приростiв (прибутковостей) часового ряду: rabs (t) = pt − pt−∆t (4) pt − pt−∆t rrel (t) = . (5) 0.5 · (pt + pt−∆t ) Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 30. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Дискретнi стани системи пов’язанi з абсолютними або вiдносними приростами часового ряду r(t). Для кожного дискретного стану i = 1, 2, . . . s необхiдно визначити максимальний rlim,i−1 та мiнiмальний rlim,i величини приростiв для стану i та середнє значення приросту ravg,i для цього стану. Для кожної величини приросту rt номер стану визначається так: st = (i|rlim,i−1 > rt ≥ rlim,i) (6) Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 31. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Автором запропоновано наступнi методи кодування (дискретизацiї) приростiв у виглядi дискретних станiв: Кодування з цiллю рiвномiрностi розподiлу мiж станами; Кодування з цiллю рiвномiрностi за величиною вiдхилення; Комбiнований метод. Результати експериментальної роботи щодо вибору методу кодування представлено у роздiлi 4 дисертацiї. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 32. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Обчислити ряд абсолютних або вiдносних приростiв; Вибрати кiлькiсть станiв s та критерiї вiднесення для кожного станiв; Перетворити ряд прибутковостей в ряд станiв; Вибрати порядок ланцюгу Маркова r та множину узагальнених станiв; Обчислити матрицю ймовiрностей переходу з кожного узагальненого стану в кожен iнший; Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 33. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Основнi iдеї методу прогнозування Для n прогнозних станiв повторювати: Взяти послiдовнiсть останнiх r станiв як останнiй узагальнений стан та за матрицею ймовiрностей переходiв визначити найбiльш ймовiрний наступний стан; Додати спрогнозований стан до ряду станiв; Перетворити ряд спрогнозованих станiв у ряд значень, використовуючи останнє значення ряду та середнi значення в кожному станi. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 34. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування 1600 1400 S&P 1200 1000 800 1.48 1.5 1.52 1.54 time, days 4 x 10 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 35. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування 1300 1250 S&P 1200 1150 1100 1.529 1.5295 1.53 1.5305 time, days 4 x 10 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 36. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Iлюстрацiя склеювання dt=4 1400 1350 1300 1250 S&P 1200 1150 Ishodnaya+predid sglazhennaya+sglazh predid 1100 Ishodn+prognoz NewSkleenoe 1050 Sglazh+Prognoz 1.52 1.525 1.53 1.535 1.54 1.545 1.55 1.555 Чабаненко Д.М. days Складнi ланцюги Маркова 4 time,
  • 37. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Методика склеювання при прогнозуваннi на основi СЛМ Генерувати послiдовнiсть приростiв часу (степенi 2, степенi простих чисел); Для всiх приростiв, починаючи з менших: Здiйснити прогнозування, використовуючи даний прирiст ∆t та вiдновити ряд по прогнозованих станах; Для першого ∆t скопiювати ряд в ряд склеєний. Для iнших здiйснити склеювання отриманого ряду з рядом, отриманим при склеюваннi попереднiх приростiв ∆t. Склеїти результат з початковим наближенням ряду (лiнiйним трендом, лiнiйним трендом iз синусоїдою) Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 38. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування Прогнози, обчисленi з рiзною довжиною навчальної вибiрки. all prognozes learningset=2001 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 39. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування Усереднення прогнозiв, обчислених з рiзною довжиною навчальної вибiрки. all prognozes learningset=2001 2200 mean+std mean−std 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 0 500 1000 1500 2000 2500 Чабаненко Д.М. Складнi3000 3500 ланцюги Маркова
  • 40. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Висновки до роздiлу II. Запропоновано систему методiв прогнозування часових рядiв, якi базуються на моделi складних ланцюгiв Марковата дозволяють дослiджувати можливi сценарiї майбутньої динамiки часового ряду. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 41. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Апаратнi засоби оптимiзацiї роботи алгоритмiв прогнозування Сучаснi персональнi компютери мають наступнi апаратнi можливостi для збiльшення швидкостi обчислень: Iнструкцiї процесора для однотипних операцiй над масивами (векторами); Векторнi регiстри; Багатоядернi процесори, можливiсть паралельно виконувати декiлька не пов’язаних мiж собою потокiв; Вiдеокарти та графiчнi пiдсилювачi (GPU), якi дозволяють паралельно виконувати однотипнi операцiї над цiлочисельними векторами та матрицями; Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 42. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Паралельнi алгоритми в методi ланцюгiв Маркова та програмнi засоби їх реалiзацiї Розглянемо деякi приклади паралельної органiзацiї алгоритму. Алгоритм обчислення прибутковостей % дано: y - вихiдний ряд, dt - часовий прирiст. n=length(y); y2=y(dt:n); y1=y(1:n-dt); r_abs=y2-y1; r_rel=r_abs./y1; Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 43. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Паралельнi алгоритми в методi ланцюгiв Маркова та програмнi засоби їх реалiзацiї Алгоритм класифiкацiї прибутковостей n=length(r); states=ones(1,n); % номери станiв - масив нулiв. % Далi буде використовуватись як лiчильник for j=1:length(r_lim) statesj=r>r_lim(i); % Поелементна умовна операцiя. % Повертає вектор значень 0 та 1 % результуючого вектору) нульовий. states=states+statesj; % збiльшуються на 1 тiльки тi % компоненти, якi на попередньому кроцi дали % iстину операцiї порiвняння (бiльшi порогу) end; Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 44. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Iнформацiйна система клiєнт-сервер для задач прогнозування Основна цiль веб-орiєнтованої системи для прогнозування часових рядiв - органiзацiя обчислювального кластеру та оптимальне розподiлення обчислювальних задач мiж вузлами кластеру. Особливостi системи: Серверна частина: веб-сервер з iнтерпретатором php та БД MySQL; Сторона клiєнта - система Matlab+ПО клiєнта; Комунiкацiя - протоколи TCP-IP: http для контролю та ftp та http для передачi даних. Iнтерфейс керування - веб-браузер (html+js) Реально дiюча система вiльно доступна за адресою: http: prognoz.ck.ua Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 45. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Iнформацiйна система клiєнт-сервер для задач прогнозування Система розподiленого обчислення прогнозiв http:prognoz.ck.ua Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 46. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Дiаграма прецедентiв IС Дiаграма прецедентiв IС Реєстрацiя Авторизацiя Додавання завдання реєстрацiя Користувач ПК-обчислювач Завантаження даних Виконання завдання Завантаження метода Збереження прогнозу Рис.: Дiаграма прецедентiв IC Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 47. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Дiаграми класiв users tasks +id: int +id: int +name: char(20) +platformid: int +surname: char(20) +methodid: int +loadtool: int = 1 +dataid: int +loaddata: int = 1 +filename: char(50) +type: int methods processes +command: char(50) +login: char(20) +state: char(30) +id: int +id: int +pass: char(20) +name: char(20) +regdate: date +done: int +register() +descr: varchar(100) +regtime: time +outfilename: char(50) +IP: char(20) +edit() +folder: varchar(100) +userid: int +userid: int +processid: int +adduserid: int +platformid: int +platformid: int +calcuserid:int +processid: int +command: varchar(100) +ip: char(20) +begcalcdate: date +upload() +register() +begcalctime: time +getfolder() +gettask() +predictminutes: int +update() +endcalcdate: date +endcalctime: time +add() data +edit() +id: int +name: char(20) +descr: varchar(100) platforms +folder: varchar(100) +userid: int +id: int +upload() +name: char(20) +getfolder() +description: varchar(20) +update() +add() +edit() +delete() Рис.: Дiаграма прецедентiв ICМаркова Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги
  • 48. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Методи прогнозування, доступнi з системи Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 49. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Додавання пакету даних для прогнозування Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 50. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Додавання нової прогнозної задачi Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 51. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Задачi, доданi для розрахунку Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 52. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Перегляд та завантаження результатiв розрахункiв Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 53. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Обгрунтування та експериментальна апробацiя значень параметрiв Таблиця 4.1. Квантування та вiдновлення ряду, Абсолютний прирiст, MAE s 0 1 2 3 4 5 2 60,04811 63,55099 63,52483 57,8836 53,62744 57,95369 3 48,07205 28,49054 46,11746 57,88115 53,62744 48,06744 4 39,32707 30,69113 34,84399 57,88115 37,44608 40,80956 5 42,01063 20,42735 35,65955 57,88115 36,33637 43,02885 6 48,38131 21,32351 39,64088 57,88115 32,43568 49,26477 7 36,06397 18,50938 38,10338 57,88115 35,04669 36,92357 8 31,22053 19,6723 23,07357 57,88115 34,19287 31,61836 9 31,42845 17,21272 31,95812 57,88115 31,75808 32,39787 10 31,09714 16,3421 13,62624 57,88115 31,85516 31,85516 сер. 40,85 26,247 36,283 57,881 38,48 41,324 MAE Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 54. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Обгрунтування та експериментальна апробацiя значень параметрiв Таблиця 4.2. Квантування та вiдновлення ряду, Вiдносний прирiст, MAE s 0 1 2 3 4 5 2 28,7123 29,03286 29,04159 45,8535 37,35788 28,7123 3 22,42224 35,34859 19,67651 45,8535 37,35788 22,42251 4 13,62889 21,99524 24,08568 45,85327 24,931 15,71549 5 15,39498 26,67345 27,95582 45,85325 20,02739 18,65748 6 16,50274 32,20992 17,52374 45,85325 24,34137 15,81712 7 19,80699 26,48436 41,15324 45,85278 22,8182 18,55593 8 17,97275 25,82118 21,95639 45,85278 18,29971 16,15618 9 18,67071 13,44835 32,76122 45,85278 22,17759 20,53648 10 22,16353 14,9363 24,15115 45,85278 21,07525 21,07525 сер. 19,475 25,106 26,478 45,853 25,376 19,739 MAE Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 55. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Висновки з проведеного експерименту Результати експерименту дозволяють зробити такi висновки: Вiдносний прирiст показує бiльш точне вiдтворення ряду. Оптимальна кiлькiсть станiв дискретного ланцюга Маркова - 5-7, т.я. подальше збiльшення не призводить до значного покращення представлення ряду. Найкращi методи класифiкацiї для абсолютних прибутковостей - стовпчик 1 (рiвномiрне за вiдхиленням), для вiдносних прибутковостей - стовбчики 0 (рiвномiрно за кiлькiстю) та 5 (комбiнована: рiвномiрна за кiлькiстю для хвостiв розподiлу та рiвномiрна за вiдхиленням для центру). та 1 (Рiвномiрна за вiдхиленням) Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 56. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Обгрунтування та експериментальна апробацiя значень параметрiв Таблиця 4.3. Похибки прогнозування наступного стану. Абсолютний прирiст, MAE dt k= 4 8 16 32 64 128 256 mean 1 1,52381 1,571429 1,428571 1 1,65 1,619048 1,7 1,4989797 2 1,619048 1,428571 1,571429 1 1,6 1,380952 1,3 1,4142857 3 1,142857 1,47619 1,809524 0,9047619 1,25 1,190476 1,5 1,3248298 4 1,047619 1,52381 1,761905 1 1,25 1,190476 1,5 1,32483 5 1,190476 1,52381 1,904762 0,8571429 1,25 1,238095 1,5 1,3520408 6 1,285714 1,52381 1,714286 0,8571429 1,3 1,190476 1,5 1,3387755 7 1,238095 1,714286 1,761905 0,8571429 1,2 1,190476 1,5 1,3517007 8 1,238095 1,714286 1,666667 0,8571429 1,35 1,190476 1,5 1,3595238 9 1,190476 1,714286 1,666667 0,952381 1,4 1,238095 1,5 1,3802721 10 1,190476 1,714286 1,809524 0,9047619 1,65 1,238095 1,5 1,4295918 Середнє 1,2666666 1,5904764 1,709524 0,91904764 1,39 1,2666665 1,5 1,3774830 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 57. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Обгрунтування та експериментальна апробацiя значень параметрiв Таблиця 4.4. Похибки прогнозування наступного стану. Вiдносний прирiст, MAE dt k= 4 8 16 32 64 128 256 Середнє 1 0,952381 1 1,142857 1 1,2 0,9047619 1,25 1,0642857 2 0,952381 0,9047619 1,190476 1,047619 0,85 0,8095238 1,1 0,9792516 3 1,142857 0,8095238 1,142857 1,047619 0,8 0,8571429 1,1 0,9857142 4 1,190476 0,8571429 0,952381 1 0,7 0,8095238 1,15 0,9513605 5 1,190476 0,8095238 0,9047619 0,952381 0,55 0,8095238 1 0,8880952 6 1,095238 0,7142857 0,9047619 1,047619 0,6 0,8095238 1,1 0,8959183 7 1 0,7142857 0,9047619 0,952381 0,65 0,8095238 1,1 0,8758503 8 1 0,7142857 0,9047619 1 0,65 0,7619048 1 0,8615646 9 1 0,6190476 0,9047619 0,952381 0,55 0,7619048 1 0,8268707 10 1 0,6666667 0,9047619 0,8571429 0,5 0,7619048 1 0,8129251 Середнє 1,0523809 0,78095238 0,98571424 0,98571429 0,705 0,80952382 1,08 0,9141836 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 58. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Висновки з проведеного експерименту Результати наступного експерименту дозволяють зробити такi висновки: Для усiх значень ∆t для абсолютних прибутковостей оптимальне значення знаходиться в дiапазонi 3-5. Для вiдносних це значення досягає 10. Iнтервал дискретизацiї ∆t = 32 демонструє найточнiшi прогнози як для абсолютних, так i вiдносних приростiв Найгiрший - ∆t = 256. Вiдносний варiант демонструє бiльш точнi прогнози наступного стану Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 59. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування 4 x 10 2 1.8 1.6 DJI 1.4 1.2 1 0.8 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 60. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування 4 x 10 2 mean+std 1.8 mean−std mean 1.6 1.4 DJI 1.2 1 0.8 0.6 0 1000 2000 3000 4000 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 61. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування UX all prognozes 20120210 3000 2500 2000 UX 1500 1000 500 0 0 100 200 300 400 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 62. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування UX all prognozes 20120210 3000 mean+std mean−std 2500 UX 2000 1500 1000 0 100 200 300 400 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 63. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування Прогнози, обчисленi з рiзною довжиною навчальної вибiрки. all prognozes learningset=2001 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 64. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування Усереднення прогнозiв, обчислених з рiзною довжиною навчальної вибiрки. all prognozes learningset=2001 2200 mean+std mean−std 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 0 500 1000 1500 2000 2500 Чабаненко Д.М. Складнi3000 3500 ланцюги Маркова
  • 65. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Прогнози фондового ринку Америки 0.9 0.8 0.7 indices,normalized 0.6 0.5 BVSP 0.4 S&P 500 0.3 GSPTSE 0.2 MERV MXX 0.1 mean 0 0 500 1000 1500 2000 2500 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 66. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Прогнози фондового ринку Європи 0.9 0.8 indices, normalized 0.7 0.6 0.5 AEX 0.4 FTSEMIB.mi CAC 40 0.3 FTSE 100 0.2 DAX GD.AT 0.1 IBEX ISEQ 0 500 1000 1500 2000 2500 time, days mean Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 67. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Прогнози фондового ринку Азiї 0.8 indices, normalized 0.6 0.4 SSEC BSESN HSI 0.2 KS11 NIKKEI mean 0 0 500 1000 1500 2000 2500 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 68. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Прогнози свiтового фондового ринку 0.9 0.8 0.7 indices,normalized 0.6 0.5 americas 0.4 asia 0.3 europe world 0.2 0.1 0 500 1000 1500 2000 2500 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 69. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ Для порiвняння, вибрано наступнi архiтектури нейромереж: 1 Cascade Back Propagation 2 Elman Back Propagation 3 Feed Forward BackProp 4 Linear Layer (design) 5 NARX (delays) 6 Perceptron 7 Radial Basis Fewer neurons Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 70. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ Похибки прогнозування (MAPE) iндексу Dow Jones методами СЛМ та нейронних мереж Markov 1 2 3 4 5 6 7 DJ 2000 (1) 29,05% 99,74% 5810% 74,79% 1, 36 · 6038% 51,72% 51,79% 105 DJ 2000 (2) 13,93% 58,70% 23619% 56,21% 32,34% 84,37% 19,34% 18,87% DJ 2000(3) 10,75% 29,43% 24642% 3, 5 · 103 406714% 247% 18,05% 22,02% DJ 2000 (4) 14,45% 36,39% 8353% 84,37% 766655% 78,62% 22,63% 22,37% DJ 2000 (5) 12,78% 68,33% 100618% 7296% 3, 33 · 34,10% 12,14% 13,92% 105 DJ 2000 (6) 23,86% 17,95% 221295% 24,05% 44,90% 28,60% 14,84% 12,83% DJ 3000 (1) 5,85% 84,71% 15,24% 392% 3017% 1152% 13,73% 14,17% DJ 3000 (2) 16,99% 22,86% 24,54% 214,78% 1, 45 · 21,52% 14,93% 19,40% 10 15 DJ 3000 (3) 25,28% 36,81% 48,54% 43,73% 60969% 74,56% 34,29% 33,59% DJ 3000 (4) 34,99% 44,17% 44,61% 51,73% 92,30% 61,94% 43,66% 42,90% DJ 3000 (5) 19,32% 76,47% 22,41% 53,07% 2570547% 7204% 23,79% 23,72% DJ 3000 (6) 19,96% 41,11% 31,02% 1, 5·1014 39,69% 36,71% 23,99% 25,91% DJ 4500 (1) 56,45% 48,12% 15,24% 73,67% 821% 26,83% 17,72% 19,62% DJ 4500 (2) 41,02% 51,57% 46,01% 57,28% 28225% 1455% 40,50% 39,44% DJ 4500 (3) 21,72% 39,72% 100,72% 66,90% 91,12% 64,13% 77,33% 78,86% DJ 4500 (4) 17,73% 87,64% 26,49% 28,84% 36,76% 39,80% 16,41% 16,91% DJ 4500 (5) 8,73% 5 · 1016 2, 35·108 26,78% 305% 48,51% 36,65% 36,75% DJ 4500 (6) 55,20% 9 · 1022 61,95% 62,55% 67,20% 60,04% 56,01% 56,25% Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 71. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ Похибки прогнозування (MAPE) iндексу S&P 500 методами СЛМ та нейронних мереж Markov 1 2 3 4 5 6 7 S&P 2000 (1) 15,35% 71,60% 173177% 678,74% 56,40% 31,85% 28,93% 30,27% S&P 2000 (2) 12,64% 3, 6·1029 181043% 37,70% 43,95% 50,45% 21,27% 22,46% S&P 2000 (3) 15,43% 23,44% 98055% 50,01% 13297% 43,08% 20,19% 22,24% S&P 2000 (4) 13,21% 33,15% 606% 24,76% 1, 54 · 34,36% 16,01% 18,56% 1017 S&P 2000 (5) 54,90% 79,57% 9027% 64,04% 22520% 179% 51,88% 51,70% S&P 3000 (1) 11,78% 74,85% 205% 59,81% 5, 32 · 43,08% 26,04% 25,32% 1031 S&P 3000 (2) 14,96% 132,92% 1246% 41,80% 63,46% 3 · 105 19,10% 19,12% S&P 3000 (3) 28,68% 40,20% 28,53% 34,88% 73,58% 33,59% 20,03% 19,62% S&P 3000 (4) 18,56% 52,33% 431% 1, 87 · 1, 1 · 74,02% 17,76% 20,12% 1054 1036 S&P 3000 (5) 19,07% 167,00% 31,07% 53,43% 8, 14 · 37,69% 38,07% 37,67% 1029 S&P 4500 (1) 11,72% 29,90% 23,25% 32,50% 47,94% 63,65% 30,25% 30,31% S&P 4500 (2) 10,06% 7, 3·1054 19,24% 8, 34 · 211% 41,11% 14,59% 14,59% 1096 S&P 4500 (3) 25,24% 9 · 1073 41,05% 49,93% 1025% 128% 34,58% 33,87% S&P 4500 (4) 25,66% 4 · 10119 24,66% 40,77% 76,70% 44,20% 11,93% 14,27% S&P 4500 (5) 22,83% 61,21% 39,04% 57,66% 9 · 198% 29,53% 32,87% 1071 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 72. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Висновки з проведеного експерименту З таблиць видно, що у переважної бiльшостi експериментiв точнiсть прогнозування згiдно методики складних ланцюгiв Маркова, є кращою (порядка 22 %). Також у деяких видiв нейромереж (з 1 по 5 архiтектури) були помiченi дуже великi вiдхилення вiд реального продовження, що звязане з тим, що модель таких видiв нейромереж продемонструвала зростання у нескiнченнiсть або падiння до нуля. При архiтектурах 6 (Perceptron) та 7 (Radial Basis Fewer neurons) таких прогнозiв не було помiчено. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 73. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Висновки Проаналiзовано сучаснi методи прогнозування, розроблено їх класифiкацiю, висвiтлено проблеми та можливi шляхи їх подолання; Розроблено методику прогнозування, основану на складних ланцюгах Маркова; Розроблено методику оцiнки можливих сценарiїв ряду для урахування невизначеностi моделi; Здiйснено апробацiю алгоритму на часових рядах рiзної природи, запропоновано методи оцiнювання можливого горизонту прогнозу та довiрчих iнтервалiв; Виконано експериментальне порiвняння якостi прогнозiв з вiдомими методами прогнозування iндексiв фондових ринкiв. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 74. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Дякую за увагу, доповiдь завершено. Готовий вiдповiсти на Вашi запитанння. http:prognoz.ck.ua mailto:chdn6026@mail.ru icq:345243743 skype:dmitry_chabanenko Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 75. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Додатковi слайди. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 76. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Моделi нейронних мереж x1 w1 x2 w2 wn xn n Y=F wi · xi · F (WX) , (7) i=1 де X = (x1 , x2 , . . . , xn )T – вектор вхiдного сигналу; W = (w1 , w2 , . . . , wn ) – ваговой вектор; F – оператор нелiнiйного перетворення. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 77. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Моделi нейронних мереж x1 y1 Вхiд 1 Прихов 1 Вихiд 1 x2 y2 Вхiд 2 Прихов 2 Вихiд 2 xn yn Вхiд n Прихов 2 Вихiд m Вихiдний шар Вхiдний шар Прихований шар Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 78. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Метод групового урахування аргументiв y = a0 + a1 xi xj , y = a0 + a1 xi + a2 xj , y = a0 + a1 xi + a2 xj + a3 xi xj , y = a0 + a1 xi + a2 xj + a3 x2 + a4 x2 + a5 xi xj . i j (8) В загальному випадку, використовується полiном Колмогорова-Габора: n n y = a0 + ai xi + aij xi xj + aijk xi xj xk . (9) i=1 i=1 i<j<k Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 79. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Перевiрка усiх можливих сценарiїв продовження ряду Чи завжди найкращим прогнозом буде ряд з найбiльшою ймовiрнiстю? Для перевiрки згенеруємо усi можливi продовження ряду (повний перебор). На основi формули (3) знайдемо ймовiрнiсть кожного сценарiю. Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 80. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування Усi сценарiї, кумулятивна ймовiрнiсть яких складає 75 %. Markov Predictions, p=75% 1250 1200 S&P500 index 1150 1100 1050 1000 10 20 30 40 50 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 81. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Результат прогнозування Усi сценарiї, кумулятивна ймовiрнiсть яких складає 15 %. MarkovPredictions, p=15% 1250 1200 S&P500 index 1150 1100 1050 1000 10 20 30 40 50 time, days Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 82. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ Таблиця 4.5. Похибки прогнозування методуу СЛМ та нейронних мереж MarkovMSE 1 2 3 4 5 6 7 DJI 4862,81 29825,54 771,8155 419,0937 333,8829 708,146 478,9897 515,4856 DJI 15407,07 5050,792 4603,083 7748,256 6278,986 3579,235 3697,634 3622,063 DJI 133996,19 99226,58 125310 57176,59 150437,5 60513,2 132736,3 159474,1 DJI 2657170,59 3640634 4285888 3289487 3133443 3877453 3818135 4060255 DJI5 836,27 343,21 271,7977 177,7498 271,6964 101,2644 248,7703 209,4772 DJI 39145,89 4223,914 5620,258 4370,172 4738,079 3226,095 2362,942 1772,327 DJI 196,85 641,2571 123,276 247,2131 369,4413 392,6245 215,7118 303,4189 DJI 346047,47 139694,1 181015,7 227291 97476,5 148175,4 130119,7 157027,7 DJI 8127140,46 3558192 2895846 6013268 2527864 1595068 7175845 7167810 DJI 9563,6 5461,267 7773,935 3562,303 5484,123 4309,42 11234,14 4566,526 DJI 26032,27 5315,589 3430,66 16557,13 3979,254 19935,65 5558,238 5383,096 DJI 27944,2 14354,19 30557,61 8645,996 12666,35 9136,454 7639,301 7562,249 DJI 18358,54 700,0981 187,3698 155,7703 480,0762 163,0023 225,6405 311,0369 DJI 2377171,9 106450 593890,6 1058077 1191157 1274379 1486320 980308,4 DJI 5999085,19 4897333 4234222 3035355 4724475 2769336 6879028 5460036 DJI 8576,77 9535,564 4304,265 2012,591 3541,091 7738,709 3535,161 3134,458 DJI 4388,64 14522,97 8456,225 10093,76 10846,8 11436,65 8643,565 8008,173 DJI 216434,67 73562,44 131504,7 42296,75 142283,7 19161,62 128344,5 128220,5 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова
  • 83. Вступ Роздiл I. Роздiл II Роздiл III. Роздiл VI. Висновки Порiвняння точностi прогнозування СЛМ з НМ Таблиця 4.6. Похибки прогнозування алгоритму СЛМ та нейронних мереж MarkovMSE 1 2 3 4 5 6 7 GSPC 36,72 76,33231 46,8864 49,58305 42,46866 83,45371 41,87643 31,16411 GSPC 141,88 89,09176 67,92983 127,9769 198,8137 175,6017 240,6194 212,3979 GSPC 235,38 89,35446 452,4533 157,2896 125,3486 109,1961 89,51768 89,55271 GSPC 1137,88 1438,175 1184,36 727,8405 777,1543 852,8376 537,3756 521,8377 GSPC 133565,76 18409,5 46718,79 7035,171 63977,94 51162,44 70696,23 46883,95 GSPC 73,19 88,60546 86,91811 61,01672 37,0717 77,47533 68,48738 63,45674 GSPC 175,18 235,427 109,4156 219,5497 125,0683 72,31041 139,8682 149,3686 GSPC 1018,53 189,6797 214,0317 188,6304 399,4031 100,1906 234,7954 186,769 GSPC 2532,43 752,8921 540,3072 2567,136 799,5384 2645,999 392,5501 439,1967 GSPC 25882,18 11086,59 17820,59 10803,65 51369,16 8611,761 23459,13 20588,33 GSPC 121,756 195,629 87,72242 68,19237 113,8921 91,08167 273,81 275,2606 GSPC 75,22 397,9204 70,7982 122,5436 226,1052 113,7206 58,91802 60,76534 GSPC 1692,19 96,46894 1562,415 478,9659 347,6168 575,9448 793,6815 722,2358 GSPC 7177,0 981,3162 1421,711 608,6635 263,4561 653,4561 201,1695 195,4168 GSPC 60205,85 126389,2 44060,29 41708,47 30733,04 9448,52 26730,99 26564,83 Чабаненко Д.М. Складнi ланцюги Маркова