Mạng nơron và ứng dụng dự báo chỉ số tiêu dùng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (351 KB, 27 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
---------- ----------
PHẠM MINH HOÀNG
MẠNG NƠRON VÀ ỨNG DỤNG DỰ BÁO
CHỈ SỐ TIÊU DÙNG
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
Người hướng dẫn khoa học
PGS.TS. ĐOÀN VĂN BAN
Thái Nguyên - 2010
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 4
CHƢƠNG I: BÀI TOÁN DỰ BÁO CHỈ SỐ TIÊU DÙNG ........................ 7
1.1. Giới thiệu chung............................................................................................ 7
1.2. Khái niệm giá tiêu dùng ................................................................................ 8
1.3. Chỉ số tiêu dùng ............................................................................................ 8
1.4 Phương pháp tính chỉ số giá tiêu dùng ............................................................ 9
1.5. Quy trình thực hiện dự báo .......................................................................... 13
1.6. Đánh giá hiệu quả của mô hình dự báo [10] ................................................ 16
1.7. Phương pháp dự báo với mạng nơron .......................................................... 17
1.8. Kết luận ...................................................................................................... 18
CHƢƠNG 2: MẠNG NƠRON NHÂN TẠOVÀ MẠNG NƠRON MỜ .. 20
2.1. Mạng nơron nhân tạo .................................................................................. 20
2.1.1. Giới thiệu ............................................................................................. 20
2.1.2. Các nơron sinh học và bộ não con người .............................................. 20
2.1.3. Mô hình mạng nơron nhân tạo .............................................................. 26
2.1.4. Phân loại cấu trúc mạng nơron nhân tạo ............................................... 29
2.1.5. Các hình thức học của mạng nơron ....................................................... 31
2.1.6. Một số phương pháp huấn luyện mạng nơron nhân tạo ......................... 33
2.2. Tập mờ........................................................................................................ 39
2.2.1. Giới thiệu ............................................................................................. 39
2.2.2. Khái niệm tập mờ ................................................................................. 40
2.2.3. Các phép toán trên tập mờ .................................................................... 43
2.2.4. Hệ thống suy luận mờ ........................................................................... 48
2.3. Mạng nơron mờ .......................................................................................... 49
2.3.1. Lý do kết hợp giữa mạng nơron với lý thuyết mờ ................................. 49
2.3.3. Một số phương pháp mờ hoá mạng nơron ............................................. 51
2.4. Mạng nơron nhân tạo mờ và bài toán dự báo ............................................... 52
2.4.1. Thuật toán lan truyền ngược ................................................................. 52
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
2.4.2 Một số cải tiến của thuật toán lan truyền ngược ..................................... 55
2.5. Kết luận ...................................................................................................... 69
CHƢƠNG 3: ỨNG DỤNG DỰ BÁO CHỈ SỐ TIÊU DÙNG ................... 71
3.1. Đặt vấn đề ................................................................................................... 71
3.2. Môi trường cài đặt ....................................................................................... 71
3.3. Xử lý dữ liệu ............................................................................................... 71
3.4. Thuật toán la truyền ngược giải bài toán dự báo .......................................... 73
3.4.1. Mô hình của bài toán dự báo chỉ số giá tiêu dùng ................................. 73
3.4.2. Các bước trong thuật toán lan truyền ngược .......................................... 73
3.5. Xây dựng chương trình ............................................................................... 74
3.5.1. Giao diện và các chức năng của chương trình ....................................... 74
3.5.2. Một số kết quả khi chạy thử nghiệm chương trình ................................ 78
KẾT LUẬN ................................................................................................. 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 82
PHỤ LỤC.................................................................................................... 84
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-3-
MỞ ĐẦU
I- Đặt vấn đề:
1. Giới thiệu tổng quan về đề tài
Trong luận văn này trình bày Mạng nơron (mạng nơron nhân tạo và mạng
nơron nhân tạo mờ), các bài toán dự báo, ứng dụng các bài toán dự báo dự báo chỉ số
tiêu dùng.
2. Lý do chọn đề tài
Hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ về mọi mặt của các nước trên thế
giới thì tình hình lạm phát và khủng hoảng kinh tế là những vấn đề mà hầu hết các
quốc gia đều gặp phải, đặc biệt trong hai năm trở lại đây toàn nhân loại cùng phải
chèo lái để vượt qua khủng hoảng kinh tế toàn cầu. Giá cả, dịch vụ hàng hóa luôn
biến động theo thời gian, tuy nhiên nếu giá cả thay đổi quá nhanh nó sẽ ảnh hưởng
lớn đến nền kinh tế, đẩy đất nước lâm vào tình trạng khủng hoảng.
Chỉ số giá tiêu dùng (CPI) là chỉ tiêu kinh tế quan trọng phản ánh mức độ
lạm phát của nền kinh tế, nó đo lường sự biến động của giá tiêu dùng. Sự tăng giảm
của chỉ số tiêu dùng liên quan nhiều yếu tố trực tiếp và gián tiếp như: lượng hàng
hóa dịch vụ được sản xuất, cung cấp ra thị trường, giá thành sản xuất, sức mua của
dân, ….
CPI quan trọng như vậy nhưng vấn đề tính toán nó thì không hề đơn giản. Nó
đòi hỏi sự đầu tư đúng đắn của các doanh nghiệp, các địa phương và các quốc gia
để sao cho có thể thu được các kết quả chính xác từ đó đưa ra những quyết sách cho
việc điều chỉnh nền kinh tế phát triển bền vững. Và hơn nữa, nếu có thể dự báo
trước được chỉ số tiêu dùng thì chắc chắn những người cần đến nó sẽ chủ động hơn
và có thể đưa ra những phương án và quyết sách phù hợp giúp giảm thiểu tình trạng
khủng hoảng kinh tế trong nước, trên thế giới. Vì thế việc dự báo đúng đắn diễn
biến của chỉ số tiêu dùng là việc cần thiết.
Bài toán dự báo là bài toán khó, độ phức tạp tính toán lớn. Tuy nhiên do sự
cần thiết bài toán này mà các quốc gia, các tổ chức khoa học, … đã đầu tư nghiên
cứu giải quyết. Có nhiều phương pháp dự báo được sử dụng trong các mô hình dự
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-4-
báo khác nhau. Mỗi phương pháp đều có ưu điểm, nhược điểm riêng. Ứng dụng
mạng nơron nhân tạo trong các mô hình dự báo cũng đã được thử nghiệm. Trong
khuôn khổ luận văn thạc sỹ, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Mạng nơron và ứng dụng
dự báo chỉ số tiêu dùng”.
II- Nội dung nghiên cứu
1. Mục tiêu nghiên cứu và tính cấp thiết của đề tài
Đề tài nghiên cứu về mạng nơron, và ứng dụng mô hình dự báo để đưa ra dự
báo về chỉ số tiêu dùng.
Tính cấp thiết của đề tài: Tình trạng lạm phát và khủng hoảng kinh tế xảy ra
toàn cầu, do đó nếu có thể dự báo trước được chỉ số tiêu dùng thì chắc chắn những
người cần đến nó sẽ chủ động hơn và có thể đưa ra những phương án phù hợp giúp
giảm thiểu tình trạng khủng hoảng kinh tế trong nước và trên thế giới.
2. Phạm vi nghiên cứu và ứng dụng
- Bài toán dự báo.
- Mạng nơron nhân tạo.
- Mô hình dự báo.
- Mô hình dự báo mờ với ứng dụng của mạng nơron nhân tạo.
- Dự báo chỉ số tiêu dùng
3. Ý nghĩa khoa học
- Nghiên cứu tổng quan về các phương pháp dự báo và dự báo mờ với dư liệu
vào không đầy đủ, không chính xác.
- Nghiên cứu các mạng nơron nhân tạo, mạng nơron nhân tạo mờ.
- Nghiên cứu xây dựng mô hình dự báo mờ với ứng dụng mạng nơron nhân tạo.
- Ứng dụng dự báo chỉ số tiêu dùng CPI.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Quan sát, điều tra, thu thập dữ liệu cần cho bài toán dự báo.
- Nghiên cứu tài liệu, tổng hợp các kết quả của các nhà nghiên cứu liên quan
đến lĩnh vực nghiên cứu.
- Thực nghiêm, tham khảo ý kiến tư vấn từ các chuyên gia.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-5-
5. Các kết quả dự kiến đạt đƣợc
- Giới thiệu tổng quan về chỉ số tiêu dùng, bài toán dự báo chỉ số tiêu dùng.
- Trình bày Mạng nơron, các mô hình dự báo.
- Cài đặt thử nghiệm chương trình dự báo chỉ số tiêu dùng.
III - Bố cục luận văn
Luận văn được trình bày trong 3 chương, có phần mở đầu, phần kết luận, phần mục
lục, phần tài liệu tham khảo. Các nội dung cơ bản của luận văn được trình bày theo
cấu trúc như sau:
Chƣơng 1: Bài toán dự báo chỉ số tiêu dùng
Khái quát về chỉ số tiêu dùng, phương pháp để tính chỉ số tiêu dùng, quy
trình thực hiện dự báo chỉ số tiêu dùng. Qua đó đánh giá tính hiệu quả của mô hình
dự báo. Giới thiệu về phương pháp dự báo sử dụng mạng nơron.
Chƣơng 2: Mạng nơron nhân tạo và mạng nơron nhân tạo mờ
Mạng nơron nhân tạo, mô hình mạng nơron nhân tạo, cấu trúc mạng nơron
nhân tạo với các nơron sinh học. Các hình thức học của mạng nơron và phương
pháp huấn luyện mạng nơron.
Khái niệm về tập mờ, mạng nơron mờ. Mạng nơron nhân tạo mờ với bài toán
dự báo. Sử dụng thuật toán Lan truyền ngược để giải bài toán dự báo.
Chƣơng 3: Ứng dụng dự báo chỉ số tiêu dùng
Chỉ số tiêu dùng là một trong những thông số phản ánh tình trạng lạm phát
của một quốc gia. Việc đưa ra giải pháp để dự báo được chỉ số tiêu dùng là rất quan
trọng.
Thiết lập cơ sở dữ liệu đầu vào, sử dụng thuật toán lan truyền để giải bài toán
dự báo.
Các form chính của chương trình, quy trình cài đặt, phân tích đánh giá kết quả
đặt được và độ chính xác của thuật toán và chương trình cài đặt so với thực tế.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-6-
CHƢƠNG I: BÀI TOÁN DỰ BÁO CHỈ SỐ TIÊU DÙNG
1.1. Giới thiệu chung
Chỉ số tiêu dùng là một chỉ tiêu kinh tế quan trọng, thường được sử dụng trong
phân tích kinh tế, đánh giá tình hình lạm phát, quan hệ cung cầu, là cơ sở tham khảo
cho việc điều chỉnh lãi suất ngân hàng, tiên lương, tính toán điều chỉnh tiền công
trong các hợp đồng sản xuất kinh doanh, …
Dự báo là một phát biểu về tương lai, mỗi phát biểu như vậy có một cơ sở
chắn chắn nhất định. Các dự báo được xây dựng bằng nhiều phương pháp, kiểm
chứng qua hệ thống biểu thức đánh giá.
Dự báo chỉ số tiêu dùng là một bái toán đã được tìm hiểu từ lâu. Tuy nhiên, ở
Việt Nam việc dự bó chỉ số giá tiêu dùng cho đến nay mới chỉ là những hình thức
dự báo dựa vào việc thống kê số liệu, dựa vào những nhận đình biến động kinh tế
trước đó, cũng như những quy luật đã có trong năm mà chưa có một phương pháp
cụ thể nào.
Những lợi ích to lớn mang lại nếu ta dự báo được tương đối chính xác chỉ số
giá tiêu dùng, đó là:
- Căn cứ vào những số liệu về giá tiêu dùng mà mỗi quốc gia tính toán được
tình hình diễn biến kinh tế của nước mình góp phần kìm chế lạm phát, thúc đẩy nền
kinh tế đất nước ngày càng phát triển.
- Mỗi doanh nghiệp căn cứ vào số liệu dự báo chỉ số tiêu dùng, có thể điều
chỉnh quy mô sản xuất, giá hàng hoá của mình cho phù hợp cũng như tình toán
được giá nhân công hợp lý với mức chi tiêu của công nhân.
- Với mỗi người dân số liệu dự báo về chỉ số tiêu dùng giúp họ có thể tính toán,
điều chỉnh được mức chi tiêu của mình cho phù hợp.
Mạng Nơron nhân tạo là một mô hình mô phỏng hoạt động của các nơron sinh
học, nó có khả năng học và từ đó có thể ứng dụng nó để giải quyết các bài toán dự
báo.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-7-
1.2. Khái niệm giá tiêu dùng
Giá tiêu dùng là giá mà người tiêu dùng mua hàng hoá hoặc chi trả cho các
dịch vụ trực tiếp cho đời sống hàng ngày. Giá tiêu dùng được biểu diện bằng giá
bán lẻ hàng hoá trên thị trường và giá phục vụ sinh hoạt đời sống, không bao gồm
đất đai, giá hàng hoá bán cho sản xuất và các công việc có tính chất sản xuất kinh
doanh.
Để tính chỉ số giá tiêu dùng thì cần phải thi thập giá của các mặt hàng và các
dịch vụ đại diện, phổ biến tiêu dùng của dân cư theo danh mục xác định - thường
goi là “rổ” hàng hoá, dịch vụ.
1.3. Chỉ số tiêu dùng
Chỉ số tiêu dùng (CPI) là một trong những chỉ tiêu kinh tế được Chính phủ,
các cơ quan hữu quan, các tổ chức quốc tế và nhiều đối tượng khác quan tâm. CPI
là một chỉ tiêu không thể thiếu trong phân tích các hoạt động kinh tế như để loại trừ
yếu tố giá hoặc tính trượt giá trong khi so sánh các chỉ tiêu tổng hợp liên quan. CPI
cũng là cơ sở để Chính phủ ban hành hoặc điều chỉnh các chính sách tài chính, tiền
tệ, lãi suất ngân hàng,…
Chỉ số giá tiêu dùng là chỉ tiêu tương đối phản ánh xu hướng và mức độ biến
động giá của “rổ” hàng hoá, dịch vụ tiêu dùng đại diện nói trên, khi giá của các mặt
hàng, nhóm hàng trong “rổ” có thay đổi.
Chỉ số giá tiêu dùng là số tương đối so sánh mức độ biến động giá của các mặt
hàng đại diện trong kỳ báo cáo so với kỳ gốc. Giá của rổ hàng hoá của kỳ gốc được
quy định là 100 và giá của các kỳ khác được biểu diện bằng tỷ lệ phần trăm so với
giá kỳ gốc. Ví dụ: Tháng 4/2003 so với tháng 3/2003, giá của toàn bộ các mặt hàng
trong danh mục đại diện tăng 0,2% thì Chỉ số giá là 100,2%.
Hiện nay, Chỉ số giá tiêu dùng được tính hàng tháng, cho 3 gốc: Tháng trước,
cùng kỳ năm trước và 12 tháng năm trước.
Cần chú ý là Chỉ số giá tiêu dùng không phản ánh mức giá mà đo lường mức
độ biến động giá giữa hai khoảng thời gian. Ví dụ: Chỉ số giá tháng 4/2003 so với
tháng 3/2003 của nhóm hàng “Thiết bị đồ dùng gia đình” là 100,5% và Chỉ số giá
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-8-
nhóm hàng “Dược phẩm, Y tế” là 101,3% không có nghĩa là “hàng y tế” đắt hơn
“thiết bị đồ dùng gia đình” mà chỉ là: so với tháng 3, giá các mặt hàng y tế tăng
mạnh hơn giá các mặt hàng thiết bị đồ dùng gia đình.
Như vậy, Chỉ số giá tiêu dùng chính là một chỉ tiêu thống kê phản ánh xu
hướng và mức độ biến động giá cả chung của một số lượng cố định các loại hàng
hoá dịch vụ đã được chọn đại diện cho tiêu dùng, phục vụ cho đời sống bình thường
của người dân. CPI được sử dụng như đại diện cho thông số về lạm phát ở nhiều
quốc gia, ở Việt Nam, CPI được Tổng cục thống kê bắt đầu tính toán và sử dụng
CPI để phản ánh mức độ tăng giá tiêu dùng chung từ năm 1998 (trước 1998 sử dụng
chỉ số giá bán lẻ - RPI). Từ đó đến nay, số lượng và quyền số các mặt hàng trong rổ
hàng hoá để tính CPI được cập nhật và mở rộng 5 năm một lần, thời điểm được
chọn làm năm gốc cũng thay đổi theo Năm gốc:
+/ 1995 (296 mặt hàng)
+/ 2000 (390 mặt hàng)
+/ 2005 (494 mặt hàng).
Các mặt hàng trong rổ hàng hoá CPI điển được phân chia thành các nhóm, chi
tiết theo các cấp:
+/ Cấp1: 10 nhóm
+/ Cấp 2: 32 nhóm
+/ Cấp 3: 86 nhóm
+/ Cấp 4: 237 nhóm
Do đó, hiện nay số liệu CPI của Việt Nam được chia làm 3 giai đoạn: 19982000, 2001-2005, 2006-nay.
1.4 Phƣơng pháp tính chỉ số giá tiêu dùng
Chỉ số giá tiêu dùng được tính từ giá bán lẻ hàng hoá và giá dịch vụ tiêu dùng
(rổ hàng hoá và dịch vụ đại diện) với quyền số là cơ cấu chi tiêu của các hộ gia
đình.
CPI của nước ta đã và đang được tính cho cả nước, 8 vùng kinh tế và 64 tỉnh,
thành phố trực thuộc Trung ương. Một thành phần quan trọng để tính CPI là quyền
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-9-
số. Quyền số tính chỉ số giá tiêu dùng được sử dụng cố định trong 5 năm và tính cho
năm gốc so sánh (đồng nhất với năm cập nhật danh mục mặt hàng, dịch vụ đại
diện). Trong thời kỳ 2006-2010 năm gốc so sánh là năm 2005, do đó giá kỳ gốc
theo danh mục mặt hàng, dịch vụ đại diện mới, quyền số để tính chỉ số giá tiêu dùng
đều phải là số liệu của năm 2005.
Quyền số năm 2005 được tổng hợp từ kết quả cuộc điều tra mức sống dân cư
năm 2004 của Tổng cục Thống kê. Ngoài ra, năm 2005 Tổng cục Thống kê đã tiến
hành điều tra mẫu bổ sung tại 10 tỉnh, thành phố để phân chia các nhóm chi tiêu nhỏ
hơn theo yêu cầu tính chỉ số giá tiêu dùng.
Trong điều kiện về vật chất, kỹ thuật, nguồn kinh phí hiện nay và cũng phù
hợp với phương pháp của nhiều nước, Chỉ số giá tiêu dùng ở nước ta được tính theo
công thức Laspeyres - với quyền số và giá kỳ gốc là năm 2005 và sẽ cố định khoảng
5 năm [8].
+/ Công thức tổng quát như sau (Công thức Laspeyres):
n
I
t 0
p q
t
i
0
i
pit
W * 0
pi
pi0 qi0 i 1
i 1
n
n
0
i
(1.1)
i 1
Trong đó:
I t 0 : Chỉ số giá tiêu dùng trong kỳ báo cáo t so với kỳ gốc 0;
Pi t : Giá mặt hàng i trong kỳ báo cáo t;
Pi 0 : Giá mặt hàng i trong kỳ gốc;
qi0 : Khối lượng của mặt hàng i trong kỳ gốc;
Wi0 : Quyền số cố định năm 2005;
Và W
0
i
pi0 qi0
n
p q
i 1
0 0
i i
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên
-10-
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
data error !!! can't not
read....
