Χρονοσειρές - Μάθημα 9 Aνάλυση χρονοσειρών και δυναμικά συστήματα

Σχετικά έγγραφα
Εκτίμηση μη-γραμμικών χαρακτηριστικών

Χρονοσειρές - Μάθημα 7. Μη-γραμμική ανάλυση χρονοσειρών

Αστάθεια (volatility)

Χρονοσειρές - Μάθημα 8. Μη-γραμμική ανάλυση χρονοσειρών

Πραγματικές χρονοσειρές

3 Μη-γραμμική ανάλυση χρονοσειρών

min Προσαρμογή AR μοντέλου τάξη p, εκτίμηση παραμέτρων Προσδιορισμός τάξης AR μοντέλου συσχέτιση των χωρίς τη συσχέτιση με

Μάθημα 4: Πρόβλεψη χρονοσειρών Απλές τεχνικές πρόβλεψης Πρόβλεψη στάσιμων χρονοσειρών με γραμμικά μοντέλα Πρόβλεψη μη-στάσιμων χρονοσειρών Ασκήσεις

Χρονοσειρές Μάθημα 6

Προσοµοίωση χαοτικών χρονοσειρών Μέρος Β - Μη-γραµµική ανάλυση χρονοσειρών

Χρονοσειρές, Μέρος Β 1 Πρόβλεψη Χρονικών Σειρών

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Φυσικού Τμήματος «Υπολογιστική Φυσική» Θέμα εργασίας στο A Μέρος του μαθήματος «Προσομοίωση Χαοτικών Συστημάτων»

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΜΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Χρονικές σειρές 2 Ο μάθημα: Εισαγωγή στις χρονοσειρές

Μάθημα 2: Mη-στάσιμη χρονοσειρά, έλεγχος μοναδιαίας ρίζας και έλεγχος ανεξαρτησίας

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

4. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΊΑ ΣΗΜΆΤΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΠΡΟΒΛΕΨΕΙΣ ΜΕ ΥΠΟΔΕΙΓΜΑΤΑ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΩΝ

Μάθημα 5-6: Στάσιμες πολυμεταβλητές χρονοσειρές και μοντέλα Διασυσχέτιση Διανυσματικά αυτοπαλίνδρομα μοντέλα Δίκτυα από πολυμεταβλητές χρονοσειρές

Χρονικές σειρές 5 Ο μάθημα: Γραμμικά στοχαστικά μοντέλα (1) Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα Εαρινό εξάμηνο Τμήμα Μαθηματικών ΑΠΘ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. ΠΡΟΛΟΓΟΣ... vii ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... ix ΓΕΝΙΚΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ... xv. Κεφάλαιο 1 ΓΕΝΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΑΠΟ ΤΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΠΜΣ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΣΤΣΤΗΜΑΤΩΝ. Μεταπτυχιακή Εργασία

ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ Μεταπτυχιακό Τραπεζικής & Χρηματοοικονομικής

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ 7. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: Εισαγωγικές Έννοιες 13

7.1.1 Η Μέθοδος των Ελαχίστων Τετραγώνων

Εφαρμοσμένη Στατιστική: Συντελεστής συσχέτισης. Παλινδρόμηση απλή γραμμική, πολλαπλή γραμμική

9. Παλινδρόμηση και Συσχέτιση

Απλή Γραμμική Παλινδρόμηση και Συσχέτιση 19/5/2017

Αντικείμενο του κεφαλαίου είναι: Ανάλυση συσχέτισης μεταξύ δύο μεταβλητών. Εξίσωση παλινδρόμησης. Πρόβλεψη εξέλιξης

ΘΕΩΡΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑΣ ΣΥΝΟΠΤΙΚΕΣ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Ψωφογεώργου Πολυξένη

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΙΚΩΝ ΠΡΟΒΛΕΨΕΩΝ& ΕΛΕΓΧΟΥ ΜΑΘΗΜΑ ΠΕΜΠΤΟ-ΑΥTOΠΑΛΙΝΔΡΟΜΑ ΥΠΟΔΕΙΓΜΑΤΑ(AR(p))

Διαχείριση Υδατικών Πόρων

ΑΝΑΛΥΣΗ ΧΡΟΝΟΣΕΙΡΩΝ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΜΕ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΙΚΟΝΟΜΕΤΡΙΑ II ΗΜΗΤΡΙΟΣ ΘΩΜΑΚΟΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Προγραμματισμός Ζήτησης και Προμηθειών της ΕΑ. Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο, Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης 1

Χρονοσειρές Μάθημα 3. Γραμμικές στάσιμες διαδικασίες. Γραμμική χρονοσειρά (στοχαστική διαδικασία) Z Z ~ WN(0, ) είναι στάσιμη. Θεωρούμε μ=0 E[ X ] 0

Εργασία στο µάθηµα Ανάλυση εδοµένων

Πολλαπλή παλινδρόμηση (Multivariate regression)

Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα «Γεωχωρικές Τεχνολογίες» Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας. Εισηγητής Αναστάσιος Κεσίδης

4 o Μάθημα Διάστημα Εμπιστοσύνης του Μέσου

Παραβιάσεις των κλασσικών υποθέσεων. ο εκτιμητής LS είναι: Οι βασικές ιδιότητες του εκτιμητή είναι:

Διάστημα εμπιστοσύνης της μέσης τιμής

E [ -x ^2 z] = E[x z]

Τεχνικές Μείωσης Διαστάσεων. Ειδικά θέματα ψηφιακής επεξεργασίας σήματος και εικόνας Σ. Φωτόπουλος- Α. Μακεδόνας

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΡΓΑΝΩΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: ΘΑΝΑΣΗΣ ΚΑΖΑΝΑΣ. Οικονομετρία

Στατιστική περιγραφή τουπεδίουβαρύτητας

Χρονικές σειρές 6 Ο μάθημα: Αυτοπαλίνδρομα μοντέλα (2)

Μάθημα 1: Εισαγωγή στην ανα λυση χρονοσειρω ν, στασιμο τητα και αυτοσυσχε τιση

Χρονοσειρές Μάθημα 2. Μη-στασιμότητα. Τάση? Εποχικότητα / περιοδικότητα? Ασταθή διασπορά? Αυτοσυσχέτιση?

ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΙI (ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΓΙΑ ΤΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗ ΤΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ) (ΟΔΕ 2116)

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 4

Χρονικές σειρές 8 Ο μάθημα: Μοντέλα κινητού μέσου

3. ΣΕΙΡΙΑΚΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΣΥΣΧΕΤΙΣΗΣ

1ο ΣΤΑΔΙΟ ΓΕΝΕΣΗ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΩΝ

Μέρος V. Ανάλυση Παλινδρόμηση (Regression Analysis)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Κατανομή συνάρτησης τυχαίας μεταβλητής Y=g(X) Πιθανότητες & Στατιστική 2017 Τμήμα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής, Παν. Ιωαννίνων Δ13 ( 1 )

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 5


Μοντελοποίηση δικτύου μέσω εξισώσεων παρατήρησης

Παρεμβολή & πρόγνωση άγνωστης συνάρτησης μέσω σημειακής προσαρμογής

Αναγνώριση Προτύπων Ι

Διπλωματική Εργασία: «Συγκριτική Μελέτη Μηχανισμών Εκτίμησης Ελλιπούς Πληροφορίας σε Ασύρματα Δίκτυα Αισθητήρων»

Μηχανολογικό Σχέδιο με τη Βοήθεια Υπολογιστή. Αφφινικοί Μετασχηματισμοί Αναπαράσταση Γεωμετρικών Μορφών

Εισόδημα Κατανάλωση

Βέλτιστη παρεμβολή και πρόγνωση άγνωστης συνάρτησης με τη μέθοδο της σημειακής προσαρμογής

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες. Θεωρία Ρυθμού Παραμόρφωσης

Τεχνικές Προβλέψεων Αυτοπαλινδρομικά Μοντέλα Κινητού Μέσου Όρου (ARIMA)

7. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΊΑ ΣΗΜΆΤΩΝ

4. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΥ FOURIER

Α Ν Ω Τ Α Τ Ο Σ Υ Μ Β Ο Υ Λ Ι Ο Ε Π Ι Λ Ο Γ Η Σ Π Ρ Ο Σ Ω Π Ι Κ Ο Υ Ε Ρ Ω Τ Η Μ Α Τ Ο Λ Ο Γ Ι Ο

Χ. Εμμανουηλίδης, 1

E[ (x- ) ]= trace[(x-x)(x- ) ]

Χρησιμοποιούμενες Συναρτήσεις του Microsoft Excel

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ

ΠΡΟΣΟΧΗ : Νέα Ύλη για τις Κατατακτήριες από 2012 και μετά στην Φυσική Ι. Για το 1ο εξάμηνο. ΕΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ στο μάθημα ΦΥΣΙΚΗ Ι -ΜΗΧΑΝΙΚΗ

1. Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ αυτοπαλίνδρομων υποδειγμάτων (AR) και υποδειγμάτων κινητού μέσου (MA);

Ενδεικτικές Ασκήσεις Μάθηµα : Στατιστική 1

Τμήμα Διοίκησης Επιχειρήσεων (Γρεβενά) Μάθημα: Οικονομετρία Διάλεξη 2η: Απλή Γραμμική Παλινδρόμηση. Διδάσκουσα: Κοντογιάννη Αριστούλα

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Επαυξημένος έλεγχος Dickey - Fuller (ADF)

Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών. Συμπληρωματικό υλικό. Προσαρμοστική Ισοστάθμιση Καναλιού

Σ ΤΑΤ Ι Σ Τ Ι Κ Η. Statisticum collegium iv

Συνεχείς Τυχαίες Μεταβλητές

ΤΜΗΜΑΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ & ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Μηχανική ΙI Ροή στο χώρο των φάσεων, θεώρηµα Liouville

4 o Μάθημα Διάστημα Εμπιστοσύνης του Μέσου

Ανάπτυξη και δηµιουργία µοντέλων προσοµοίωσης ροής και µεταφοράς µάζας υπογείων υδάτων σε καρστικούς υδροφορείς µε χρήση θεωρίας νευρωνικών δικτύων

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ I Παντελής Δημήτριος Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

2.1 Αριθμητική επίλυση εξισώσεων

Μαθηματικά Και Στατιστική Στη Βιολογία

Δειγματοληψία. Πρέπει να γνωρίζουμε πως πήραμε το δείγμα Το πλήθος n ij των παρατηρήσεων σε κάθε κελί είναι τ.μ. με μ ij συμβολίζουμε την μέση τιμή:

Η τελεία χρησιμοποιείται ως υποδιαστολή (π.χ 3 14 τρία κόμμα δεκατέσσερα) Παρακαλώ παραδώστε τα θέματα μαζί με το γραπτό σας ΟΝΟΜΑ: ΕΠΩΝΥΜΟ: ΑΜ:

Transcript:

Χρονοσειρές - Μάθημα 9 Aνάλυση χρονοσειρών και δυναμικά συστήματα - Ανακατασκευή του χώρου καταστάσεων παρατήρηση της πολυπλοκότητας / στοχαστικότητας / δομής του συστήματος - Εκτίμηση χαρακτηριστικών του συστήματος / ελκυστή μέτρηση της πολυπλοκότητας / διάστασης του συστήματος - Μοντελοποίηση / Πρόβλεψη Χρήση μη-γραμμικών μοντέλων για καλύτερες προβλέψεις - Άλλα θέματα: - Έλεγχος υπόθεσης για γραμμικότητα / μη-γραμμικότητα - Έλεγχος εξέλιξης συστήματος (control) - Συγχρονισμός δυναμικών συστημάτων -

Ανακατασκευή του χώρου καταστάσεων αρχικός χώρος καταστάσεων s M s s f ( s ) συνθήκη: m D Εμβύθιση Φ? ανακατασκευασμένος χώρος καταστάσεων R m F( ) = F(s ) Υποθέτουμε πως το υπό μελέτη σύστημα είναι αιτιοκρατικό παρατηρούμενο μέγεθος R = h(s ) h Μέθοδος των υστερήσεων = [, -t,, -(m-)t ] Παράμετροι διάσταση εμβύθισης m χρόνος υστέρησης t εύρος παραθύρου χρόνου t w t w = (m-)t

s()=.4 s(-) +.3s(-) ή s ()=.4 s (-) + s (-) s ()=.3 s (-) Παράδειγμα: Απεικόνιση Henon Μέθοδος των υστερήσεων m= τ= m= τ= Αυτο-τομές Προβολή = s () m=3 τ= m=3 τ=

s s a( s s) s s 3 bs s 3 ss cs3 a=, b=8, c=8/3 s Παράδειγμα: σύστημα Lorenz Μέθοδος υστερήσεων, m=3 Βέλτιστο τ? τ= τ =5 Προβολή = s () τ = τ =

Εκτίμηση του τ 5 Από την αυτοσυσχέτιση r(τ) (μετράει γραμμικές συσχετίσεις) τ r(τ) =/e ή τ r(τ) = Από την αμοιβαία πληροφορία I(τ) (μετράει γραμμικές και μη-γραμμικές συσχετίσεις) τ πρώτο τοπικό ελάχιστο της I(τ) Εκτίμηση αμοιβαίας πληροφορίας συνεχών τυχαίων μεταβλητών: εκτιμητές, ιδιότητες (μεροληψία, αποτελεσματικότητα) I( X, Y) p X pxy (, y) (, y)log p ( ) p ( ) XY, y X Y y Y I( X, Y) I( t ) t

Βέλτιστο m? Εκτίμηση του m Αν m είναι πολύ μικρό, ο ελκυστής παρουσιάζει αυτο-τομές Αν m είναι πολύ μεγάλο curse of dmensonalty R R Θεώρημα Takens: άγνωστο m D αλλά D Μέθοδος των ψευδών γειτόνων (FNN) Κοντινά σημεία του ελκυστή είναι - είτε πραγματικά γειτονικά σημεία (λόγω της δυναμικής του συστήματος) - ή ψευδή γειτονικά σημεία (λόγω των αυτο-τομών και μικρού m) Σε μεγαλύτερο m όπου δεν υπάρχουν αυτο-τομές έχουν φανερωθεί όλα τα ψευδή γειτονικά σημεία αφού δε θα είναι πια γειτονικά. Το βέλτιστο m είναι αυτό για το οποίο δεν εμφανίζονται πλέον ψευδή γειτονικά σημεία καθώς αυξάνουμε τη διάσταση σε m +.

% FNN % FNN Παράδειγμα εκτίμησης του m από τη μέθοδο FNN -Lorenz χωρίς θόρυβο -Lorenz + % θόρυβο 4 35 3 FNN, -lorenz, no-nose t= t=5 t= t= 4 35 3 FNN, -lorenz % nose t= t=5 t= t= 5 5 5 5 5 5 4 6 8 m 4 6 8 m Η εκτίμηση του m με τη μέθοδο FNN εξαρτάται από: - την υστέρηση t - θόρυβο

Εκτίμηση μη-γραμμικών χαρακτηριστικών Μη-γραμμικά χαρακτηριστικά ή αναλλοίωτα μέτρα Διάσταση. Ευκλείδια. Τοπολογική 3. Μορφοκλασματική (συσχέτισης, πληροφορίας, μέτρησης κουτιών, ) Εκθέτες Lyapunov (μεγαλύτερος, όλο το φάσμα) Εντροπία

Διάσταση συσχέτισης ν Η διάσταση συσχέτισης ν χαρακτηρίζει τη μορφοκλασματική δομή του ελκυστή (αυτο-ομοιότητα σε διάφορες κλίμακες) χρησιμοποιώντας την πυκνότητα των σημείων του ελκυστή στο χώρο των καταστάσεων Η βασική ιδέα είναι πως η πιθανότητα δύο σημείων να βρίσκονται σε απόσταση μικρότερη του r r μεταβάλλεται ως προς r ανάλογα με κάποια δύναμη του r : αριθμός των σημείων που βρίσκονται μέσα σε σφαίρα με ακτίνα r και κέντρο r j νόμο κλιμάκωσης (scalng law) ν ακέραιος ν μη-ακέραιος j ~ r ισχύει για r N ελκυστής είναι συνήθης γεωμετρικό αντικείμενο ελκυστής είναι μορφοκλασματικό αντικείμενο

Εκτίμηση της διάστασης συσχέτισης ν χρονοσειρά,,, N ( m ) t Εκτίμηση του N N Άθροισμα συσχέτισης C( r) r Νόμος κλιμάκωσης Εκτίμηση ανακατασκευή N( N ) Heavsde συνάρτηση d log Cr ( ) d log r j C( r) ( ) r,,, N για r μικρό για εύρος τιμών του r Σύγκλιση του ν(m) για m ικανοποιητικά μεγάλο όταν όταν j Αν ν μικρό και μη-ακέραιο και σύστημα αιτιοκρατικό χαμηλή διάσταση και μορφοκλασματική (χαοτική) δομή

-Lorenz χωρίς θόρυβο, τ= log C(r) vs log r κλίση προς log r ν προς m -Lorenz + % θόρυβο παρατήρησης, τ= -Lorenz + % θόρυβο παρατήρησης, τ=

Η εκτίμηση του ν επηρεάζεται από τους παρακάτω παράγοντες: - χρόνος συσχέτισης j w - επιλογή του τ και m - θόρυβος - μήκος χρονοσειράς

logc(r) local slope logc(r) local slope logc(r) local slope logc(r) local slope n=94 () m= 5 () 5 () - 4 4 Henon - -3 m= 3 m= 3-4 m= Henon + % λευκό θόρυβο Αποδόσεις Γενικού δείκτη..5.9.5 λευκός θόρυβος -5 - -.5 - -.5.5 logr - - -3-4 () m= m= -5 - -.5 - -.5.5 logr () - - -3-4 -5 m= m= -4-3.5-3 -.5 - -.5 - logr () - - -3 m= - -.5 - -.5.5 log r 5 4 3 () m= m= - -.5 - -.5.5 log r () 8 6 4 m= m= -4-3.5-3 -.5 - -.5 - log r () 8 6 4 m= 4 6 8 m (t) 5 4 3 4 6 8 m 8 6 4 4 6 8 m () 8 6 4 () -4-5 m= -4-3.5-3 -.5 - -.5 - logr m= -4-3.5-3 -.5 - -.5 - log r 4 6 8 m

Εκθέτες Lyapunov Οι εκθέτες Lyapunov μετράνε το μέσο βαθμό απόκλισης και σύγκλισης των τροχιών στον ελκυστή, στις κατευθύνσεις του τοπικά αναλυμένου χώρου καταστάσεων Lyapunov spectrum: l > απόκλιση l < σύγκλιση... l = κατεύθυνση ροής m Σύστημα απώλειας ενέργειας: m Αν l > και το σύστημα είναι αιτιοκρατικό χάος

Μέγιστος εκθέτης Lyapunov λ Αρχική απόσταση d = - δύο κοντινών τροχιών θα πρέπει να μεγαλώνει εκθετικά με το χρόνο. Μετά από χρόνο t: d t = +t - +t Αν t e t λ είναι ο μέγιστος εκθέτης Lyapunov Υπολογισμός: ln N t, j Nt j, j +t d d t +t

Παράδειγμα: -Lorenz χωρίς θόρυβο με %-θόρυβο Η εκτίμηση του λ εξαρτάται από: τ, m, θόρυβο Άλλα χαρακτηριστικά / μέτρα: 6 7 Προσεγγιστική εντροπία (appromate entropy): παρουσίαση, παραδείγματα, εφαρμογές Κάποιο άλλο μη-γραμμικό χαρακτηριστικό / μέτρο

Μοντέλα πρόβλεψης Το σύστημα που παράγει τη χρονοσειρά: s f ( s ) s.4s s s απεικόνιση Henon,,,.3s,, s (, ) f s s s,,, (, ) s f f s s s,,,

Το σύστημα που παράγει τη χρονοσειρά: Μοντέλα πρόβλεψης s f ( s ) άγνωστο F( Το ανακατασκευασμένο σύστημα από τη χρονοσειρά: εκτίμηση? Το πρόβλημα της μοντελοποίησης / πρόβλεψης χρονοσειρών: δίνονται,,, εκτίμηση / πρόβλεψη του + ) Ανακατασκευή του χώρου καταστάσεων με τη μέθοδο των υστερήσεων: = [, -t, -(m-)t ] Η συνάρτηση που μας ενδιαφέρει να εκτιμήσουμε για χρονοσειρές είναι: F( ) m m F : F( ) m =, τ = F : m F(, )

Μη-γραμμικά μοντέλα πρόβλεψης Σφαιρικά μοντέλα, π.χ. πολυώνυμα η F έχει αναλυτική μορφή και ίδια για όλο το πεδίο ορισμού Τοπικά μοντέλα, π.χ. τοπικό γραμμικό μοντέλο η F ορίζεται διαφορετικά για κάθε σημείο του χώρου Ημι-τοπικά μοντέλα, π.χ. νευρωνικά δίκτυα η F έχει μια μορφή που ορίζεται ως σταθμισμένο άθροισμα τοπικών στοιχειωδών συναρτήσεων 8 Πρόβλεψη χρονοσειρών με νευρωνικά δίκτυα: παρουσίαση, παραδείγματα, εφαρμογές

Πρόβλεψη με την εύρεση όμοιων τμημάτων της χρονοσειράς Πρόβλεψη για χρόνο +T από τις εικόνες για Τ χρονικά βήματα «όμοιων» τμημάτων της χρονοσειράς από το παρελθόν

Τοπικά Μοντέλα Πρόβλεψης Εφαρμογή της ιδέας «όμοιων» τμημάτων: τμήματα χρονοσειράς ανακατασκευασμένα σημεία Κοντινότερα γειτονικά σημεία του :{ ( ), (),..., ( K )} Πρόβλεψη του +T από τις εικόνες των γειτόνων:,,..., } Πρόβλεψη μηδενικής τάξης: Πρόβλεψη μέσου όρου: ˆ ( T) T ( T) () T K ( j) T K j { ( ) T () T ( K ) T

Τοπικά γραμμική πρόβλεψη Υποθέτουμε ότι για τη «γειτονιά» του ισχύει το τοπικά γραμμικό μοντέλο : m m m ' a a a a a F F a ) ( ) ( ),,, ( ) ( t t t t ()+T = a + a () ()+T = a + a () (K)+T = a + a (K) Το μοντέλο ισχύει για τα ) ( () ) (,...,, K K j m j m j j a a a a a a m ) ( ) ( ) ( ) (,,, ) ( mn t Εκτίμηση παραμέτρων (μέθοδος ελαχίστων τετραγώνων) a m a a,,,

Εκτίμηση λάθους πρόβλεψης Χωρίζουμε τη χρονοσειρά σε δύο μέρη: Προβλέψεις ˆ,,,,,, N N N N,, ˆ N ( T) e ˆ T T T σφάλμα πρόβλεψης Σύνολο εκμάθησης του μοντέλου Σύνολο για τον έλεγχο του μοντέλου Στατιστική για το σφάλμα πρόβλεψης N T N tn NRM SE( T ) N N N T tt ˆ tt

Παράδειγμα: -Lorenz τοπικό γραμμικό μοντέλο πρόβλεψης (LLP) Πρόβλεψη με: t, m 5, K πρόβλεψη τοπικού μέσου όρου (LAP) χωρίς θόρυβο με %-θόρυβο

nrmse(m) τετραμηνιαίος ρυθμός μεταβολής ΑΕΠ των ΗΠΑ την περίοδο 947 99 Πρόβλεψη με - γραμμικό μοντέλο AR - τοπικό μοντέλο μέσου όρου, LAM - τοπικό γραμμικό μοντέλο, LLM..9 Σφάλμα πρόβλεψης (nrmse) για τα 3 τελευταία τετράμηνα ()..5..5 Προβλέψεις με αφετηρία το πρώτο τετράμηνο του 989 και ορίζοντα τα 6 τελευταία τετράμηνα () real AR(3) LAM(m=5,K=5) LLM(m=5,K=5).8 AR LAM(K=5) LLM(K=5).7 4 6 8 m -.5 -. 64 66 68 7 7 74 76

returns of nde close nde Γενικός δείκτης ΧΑΑ την περίοδο...9.5 Πρόβλεψη με - γραμμικό μοντέλο AR - τοπικό μοντέλο μέσου όρου, LAM Αποδόσεις y γενικού δείκτη Πρόβλεψη με αφετηρία την.9.5 και για μέχρι 6 μέρες μπροστά t t t t Γενικός δείκτης.5. () 345 34 () general nde n (T), AR(7) n (T), LAM(m=7,K=).5 335 -.5 33 -. general nde returns y n (T), AR(7) y n (T), LAM(m=7,K=) -.5 8 5 9 6 day 35 3 8 5 9 6 day

nde return close nde Γενικός δείκτης ΧΑΑ την περίοδο...9.5 - συνέχεια.5..5 Πρόβλεψη με - γραμμικό μοντέλο AR - τοπικό μοντέλο μέσου όρου, LAM Αποδόσεις y γενικού δείκτη () Πρόβλεψη ενός βήματος μπροστά για την περίοδο.9.5..5 t t t t 345 34 335 Γενικός δείκτης () general nde n () AR(7) n () LAM(m=7,K=) -.5 -. general nde y n () AR(7) y n () LAM(m=7,K=) -.5 8 5 9 6 day 33 35 3 8 5 9 6 day