Prognozowanie i symulacje

WYKŁAD: dr Marek Sobolewski
LABORATORIA: dr Marek Sobolewski,
mgr Agata Surówka
STRONA INTERNETOWA: www.msobolew.sd.prz.edu.pl
Organizacja zajęć
Wykłady: 20 godz.
Laboratoria: 15 godz.
Warunki zaliczenia przedmiotu:
1. Obecność na zajęciach (dotyczy laboratoriów i
wykładów!).
2. Uzyskanie pozytywnej oceny z kolokwium
zaliczeniowego, które odbędzie się na ostatnich zajęciach.
Zarys tematyki zajęć
1. Modelowanie i prognozowanie – wprowadzenie w
tematykę zajęć. Podstawowe metody prezentacji danych
oraz wnioskowania statystycznego.
2. Graficzne metody prezentacji danych czasowych.
3. Wyznaczanie indeksów dynamiki.
4. Model trendu liniowego, model kwadratowy i inne
modele nieliniowe w prognozowaniu na podstawie danych
czasowych. Analiza regresji i estymacji nieliniowej w
programie STATISTICA.
5. Modele regresji logistycznej w prognozowaniu zjawisk
dychotomicznych.
6. Metody wyrównywania wykładniczego w prognozowaniu
szeregów czasowych.
7. Analiza sezonowości zjawisk czasowych.
8. Inne, wybrane sposoby prognozowania.
Program STATISTICA
Większość obliczeń i prezentacji graficznych wykonywać będziemy za
pomocą programu STATISTICA (10.0 lub inne wersje) –
specjalistycznego narzędzia analizy danych.
Program STATISTICA jest zainstalowany w pracowniach, ponadto
licencja, którą posiada Wydział Zarządzania, uprawnia studentów
do posługiwania się programem na komputerach domowych.
Informacje o sposobie uzyskania wersji instalacyjnej programu
STATISTICA znajdują się na stronie (hasło do ściągnięcia:
kmi2012):
http://kmiwe.portal.prz.edu.pl/do-pobrania/
Część obliczeń i analiz wykonywać będziemy także za pomocą
arkusza kalkulacyjnego Excel.
Czy korzystamy z prognoz?
Czy sami ich dokonujemy?
• zawierając umowę ubezpieczeniową (tzw. III filar)
dokonujemy
nieformalnej
prognozy
długoterminowej,
dotyczącej rozmaitych aspektów naszego życia, dotyczących
np. zarobków, stanu zdrowia lub też realnej wartości świadczeń
wypłacanych przez ZUS (co ciekawe firmy ubezpieczeniowe
czynią to samo, tyle że w odniesieniu do całej populacji i za
pomocą formalnych metod statystycznych - tzw. statystyka
aktuarialna)
• planując wyjazd na narty korzystamy z prognoz dotyczących
pogody (co więcej, na podstawie doświadczenia wieloletniego
sami takich prognoz dokonujemy, twierdząc, iż: „w grudniu
warunki śnieżne w Beskidach są zwykle nienajlepsze a w lutym
i marcu znakomite”)
Czy korzystamy z prognoz?
Czy sami ich dokonujemy?
• decydując się na kupno takiego a nie innego typu samochodu
uwzględniamy specyfikę naszych „potrzeb komunikacyjnych”
w ciągu najbliższych kilku lat - ponadto uwzględniamy
aktualne i przyszłe możliwości finansowe
• wyjeżdżając do pracy na 20 min. przed jej rozpoczęciem
bierzemy pod uwagę wcześniejsze doświadczenia, które
pozwalają przyjąć, iż czas przejazdu z jednego końca Rzeszowa
na drugi wynosi nieco ponad kwadrans
Przegląd wybranych definicji pojęcia „prognozy”
wg Z. Czerwińskiego: „...sąd o zajściu określonego zdarzenia w czasie
określonym z dokładnością do momentu (punktu) lub okresu (przedziału) czasu,
należącego do przyszłości.”
wg Z. Hellwiga: „...sąd, którego prawdziwość jest zdarzeniem losowym, przy czym
prawdopodobieństwo tego zdarzenia jest znane i wystarczająco duże dla celów
praktycznych.”
wg M. Cieślak: „...sąd o następujących własnościach:
- sformułowany z wykorzystaniem dorobku nauki;
- odnoszący się do określonej przyszłości;
- weryfikowalny empirycznie;
- niepewny, ale akceptowalny.”
wg A. Smoluka: „...wnioskowanie o rzeczach niedostępnych bezpośredniemu
poznaniu, przeszkodą może być czas, przestrzeń lub jeszcze coś innego.”
wg H. Steinhausa: „...[prognozą można nazwać] zarówno przepowiednię
meteorologiczną, jak i szacowanie zawartości kruszcu w podziemiu obszaru”
wg A. Zeliasia: „...prognozowanie to racjonalne, naukowe przewidywanie
przyszłych zdarzeń”
Sposoby przewidywania przyszłości
(poznawania nieznanego)
• Przewidywania racjonalne - są oparte na potocznie rozumianym
doświadczeniu, lecz nie używa się w nich metod naukowych.
• Przewidywania naukowe - oparte na regułach naukowych, które
charakteryzują się ścisłością, precyzją i powtarzalnością.
• Przewidywania nieracjonalne - wróżby, proroctwa, przepowiednie.
Prognozy naukowe
Oparte o metody ilościowe:
matematyczno-statystyczne
Oparte o metody
niematematyczne
Wyjaśnienie pojęcia „symulacja”
Ponieważ tematyka zajęć będzie dotyczyła szeroko rozumianych
ilościowych metod prognozowania, więc każda próba wnioskowania o
nieznanej rzeczywistości (przyszłości) będzie oparta na pewnym
uproszczonym modelu opisującym najważniejsze aspekty badanego
problemu.
Zanim więc zaistnieje możliwości dokonania rzetelnej prognozy
konieczne jest znalezienie „najlepszego” modelu, który opisywałby
zgromadzone dane empiryczne. Słowo „modelowanie” zastępowane
jest czasami terminem „symulacja” i stąd nazwa przedmiotu.
Gwoli ścisłości należałby dodać, iż właściwsza wydawałaby się kolejność:
„symulacja i prognoza” (jeszcze lepiej: „modelowanie i prognozowanie”).
Dodatkowe spostrzeżenia
Prognozy mogą dostarczać informacji - ukierunkowywać pewne działania,
mogą też pełnić funkcje aktywizujące - ostrzegawcze. Warto sobie uświadomić,
że choć w sensie metodologicznym oczekujemy od prognoz przede wszystkim
sprawdzalności, to nie zawsze jest to oczekiwane z praktycznego punktu
widzenia. Jeżeli dokonamy prognozy, z której będzie wynikać, iż przy obecnej
polityce rządu nastąpi znaczący wzrost bezrobocia, to akurat ostatnią rzeczą
której byśmy od niej oczekiwali będzie jej trafność.
Niektóre prognozy mogą mieć właściwość „samospełnienia się” (mit o Edypie).
Prognoza ekonomiczna, która będzie zapowiadała wzrost cen jakiegoś towaru
może do niego doprowadzić z powodu znaczącego wzrostu popytu,
generowanego przez klientów kupujących „na zapas”. Mieliśmy przykład
takiego zjawiska tuż przed wejściem Polski do Unii Europejskiej, gdy bez
wyraźnej przyczyny, z dnia na dzień rosły ceny cukru.
Często używa się klasyfikacji prognoz, w których niewiedza jest spowodowana
jest czynnikiem czasowym, na krótko-, średnio- i długoterminowe. Należy mieć
świadomość, iż w przypadku zjawisk demograficznych prognoza pięcioletnia
będzie miała charakter krótkoterminowej, podczas gdy ten sam horyzont
czasowy w odniesieniu do kursów akcji wydaje się niewyobrażalnie odległy.
Prognozowanie - znamię naszych czasów?
Prognozowanie stało się konieczne i możliwe dopiero z nadejściem epoki
cywilizacji informacyjnej. Bezprecedensowe przyspieszenie tempa zmian,
z jakim mamy do czynienia w ostatnich kilkudziesięciu (a szczególnie
kilkunastu latach) zmusiło ludzi do podjęcia prób przewidywania
przyszłości, w kontekście konsekwencji jakie te zmiany mogą wywołać.
K. Boulding: „Świat dzisiejszy... jest tak różny od świata, w którym ja się
urodziłem, jak tamten był różny od czasów Juliusza Cezara. Mówiąc z
grubsza, urodziłem się w środkowym okresie historii człowieka. Prawie tyle
samo wydarzyło się, odkąd ja się urodziłem, co na przestrzeni całego okresu
poprzedzającego moment moich urodzin.”
Prognozowanie - znamię naszych czasów?
A. Toffler: „...gdyby ostatnie 50 tysięcy lat istnienia człowieka podzielić na
odcinki życia wynoszące około 62 lata, to okazałoby się, że mieliśmy już 800
takich odcinków. Z tych ośmiuset pełne 650 przeżyliśmy w jaskiniach.
Zaledwie w ostatnich 70 takich odcinkach udało się człowiekowi nawiązać
faktyczną łączność pomiędzy jednym a drugim okresem życia - co stało się
możliwe dzięki pismu. Zaledwie w ostatnich 6 odcinkach po raz pierwszy
udostępniono człowiekowi słowo drukowane w skali masowej. Zaledwie w
ostatnich 4 - możliwym stało się odmierzanie czasu z jako taką
dokładnością. Zaledwie w ciągu ostatnich 2 - ktoś gdzieś posłużył się
silnikiem elektrycznym.”
Telefon komórkowy w powszechnym użytku, to 0,2 takiego odcinka
czasowego, niewiele krócej lub dłużej korzystamy z tak ogromną
intensywnością z komputerów osobistych, internetu, aparatów
cyfrowych.
Schemat dokonywania prognoz
Pojawienie się problemu praktycznego
Zebranie wszelkich istotnych danych empirycznych
i informacji o rozważanym zjawisku
Stworzenie modelu opisującego specyfikę rozważanego zjawiska
Sprawdzenie poprawności otrzymanego modelu
Poszerzenie wiedzy o rozważanym zjawisku
Dokonanie prognozy poprzez wstawienie
do modelu nowych danych wejściowych
Skuteczność prognoz (warunki)
Podstawowym warunkiem skuteczności prognoz jest:
stabilność modelowanego zjawiska w czasie i przestrzeni
Uwaga 1: Wydaje się, iż można wysnuć tezę o większej stabilności
zjawisk naturalnych i co za tym idzie, można spodziewać się dużej
sprawdzalności prognoz w medycynie, biologii, demografii a nieco
mniejszej w socjologii. Zjawiska par excellance ekonomiczne (często
wręcz „wirtualne”) jak na przykład kursy akcji, walut są bardzo
niestabilne i jako takie stwarzają duże problemy podczas tworzenia
prognoz.
Uwaga 2: Wspomnieć tu należy, że związki między dwoma bardzo
dynamicznymi zjawiskami mogą mieć charakter stały - na przykład
trudno przewidzieć wahania stopy bezrobocia i natężenie zjawiska
przestępczości. Jednakże relacje pomiędzy bezrobociem a przestępczością
mogą być ściśle określone.
Literatura
Podstawowe podręczniki:
Hydzik P., Sobolewski M., Komputerowa analiza danych społeczno-gospodarczych,
Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2007.
Prognozowanie gospodarcze. Metody i zastosowania, pod red. nauk. Cieślak M., PWN,
Warszawa 1997.
Dittmann P., Metody prognozowania sprzedaży w przedsiębiorstwie, Wydawnictwo
Akademii Ekonomicznej we Wrocławiu, 1998.
Zeliaś A., Teoria prognozy, PWE, Warszawa 1997.
Aczel D.A., Statystyka w zarządzaniu, PWN, Warszawa 2000.
Koronacki J., Mielniczuk J., Statystyka dla studentów kierunków technicznych i
przyrodniczych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.
Dobosz M., Wspomagana komputerowo analiza danych, Akademicka Oficyna
Wydawnicza EXIT, Warszawa 2001.
Stanisz A., Przystępny kurs statystyki z wykorzystaniem pakietu Statistica PL na
przykładzie danych z medycyny. Tom I i II. StatSoft Polska, Kraków 2000.
Literatura
Inne wykorzystane materiały:
Z. Czerwiński, Jeszcze raz o prognozach, Przestrzenno-czasowe modelowanie zjawisk
społeczno-gospodarczych, Wyd. AE Kraków, 2000.
Świat i Polska 2005. Prognozy, analizy, opinie. The Economist/Polityka, grudzień-luty 2005.
Kinsella K., Velkoff V.A., An Aging World: 2001, US. Census Bureau, Washington 2002.
Toffler A., Szok przyszłości, Wydawnictwo Zyska i S-ka, Poznań 2004.
Fukuyama F., Koniec człowieka, Wydawnictwo Znak, Kraków 2004.