Prognozowanie i symulacje
Transkrypt
Prognozowanie i symulacje
WYKŁAD: Marek Sobolewski LABORATORIA: Aldona Migała-Warchoł, Agata Surówka, Paweł Hydzik, Marek Sobolewski STRONA INTERNETOWA: www.msobolew.sd.prz.edu.pl Organizacja zajęć Wykłady: 30 godz. (8*) Laboratoria: 30 godz. (15*) * na studiach niestacjonarnych Warunki zaliczenia przedmiotu: 1. Obecność na zajęciach (dotyczy laboratoriów i wykładów!). 2. Uzyskanie pozytywnej oceny z laboratoriów (kolokwium i problemy prognostyczne rozwiązywane na wybranych zajęciach). 3. Uzyskanie pozytywnej oceny z egzaminu (egzamin praktyczny „przy komputerze”). 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 i inne metody adaptacyjne w prognozowaniu szeregów czasowych. 7. Analiza sezonowości zjawisk czasowych. 8. Prognozy demograficzne – scenariusze i symulacje 9. Inne, wybrane sposoby prognozowania. Program STATISTICA Większość obliczeń i prezentacji graficznych wykonywać będziemy za pomocą programu STATISTICA (wersja 10 lub 12) – 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: kmi2015): http://kmiwe.portal.prz.edu.pl/do-pobrania/ Część obliczeń i analiz wykonywać będziemy także za pomocą arkusza kalkulacyjnego Excel. Program STATISTICA 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 proponowane 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 materiały (dla osób zainteresowanych problematyką – w szczególności „filozofią” prognozowania): 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.