Глава 1 АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПРИНЦИПОВ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
1.1 Неопределенность котировки акций и проблема ее прогнозирования 17
1.2 Анализ и классификация традиционных подходов к прогнозированию временных рядов котировки акций
1.3 Современные подходы к прогнозированию котировки акций методами нелинейной динамики
1.4 Выводы к главе 1 50 Глава 2 ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ И АГРЕГИРОВАН¬НЫХ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ КОТИРОВКИ АКЦИЙ 52
2.1 Фрактальная статистика в экономико-математическом моделировании 52
2.2 Предмет исследования и его статистические характеристики 58
2.3 Агрегирование как способ усиления структурированности
данных 62
2.4 Инструментарии фрактального анализа 64
2.4.1 Верификация алгоритма нормированного размаха Херста 68
2.4.2 Алгоритм последовательного R/S- анализа 74
2.5 Фрактальный анализ временных рядов котировок четырех видов акций 80
2.5.1 Фрактальный анализ временных рядов ежедневных показателей 80
2.5.2 Фрактальный анализ временных рядов недельного интервала
агрегирования 82
2.5.3 Фрактальный анализ временных рядов двухнедельного интервала агрегирования 86
2.6 Результат сравнительного анализа эффективности агрегирования 89
2.7 Выводы к главе 2 92
Глава 3 ПРЕДПРОГНОЗНЫЙ АНАЛИЗ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ
КОТИРОВКИ АКЦИЙ НА БАЗЕ ФАЗОВЫХ ПОРТРЕТОВ И АГРЕГИРОВАНИЯ 93
3.1 Фазовые пространства и фазовые портреты 93
3.2 Фазовые портреты исходных временных рядов котировки акций 95
3.3 Фазовые портреты временных рядов котировки акций, агрегированных недельными интервалами 99
3.4 Фазовые портреты временных рядов котировки акций, агрегированных двухнедельными интервалами 101
3.5 Предпрогнозный анализ временных рядов на базе их фазовых порт¬
ретов и агрегирования 109
3.5.1 Предпрогнозная информация для временного ряда Z1 котировки акций РАО ЕЭС 111
3.5.2 Предпрогнозная информация для временного ряда Z2 котировки акций Сбербанка 111
3.5.3 Предпрогнозная информация для временного ряда Z3 котировки акций Ростелекома 112
3.5.4 Предпрогнозная информация для временного ряда Z4 котировки акций Сибнефти 113
3.6 Выводы к главе 3 113 Глава 4 АДАПТАЦИЯ КЛЕТОЧНО-АВТОМАТНОЙ ПРОГНОЗНОЙ
МОДЕЛИ ДЛЯ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ КОТИРОВКИ АКЦИЙ 116
4.1 Особенности временных рядов, для которых традиционные методы прогнозирования неадекватны 116
4.2 Клеточные автоматы для прогнозирования экономических временных рядов их преимущества перед классическими методами 117
4.3 Общая схема и принципы работы клеточно-автоматной прогнозной модели 119
4.3.1 Преобразование числового временного ряда в лингвистический
3
временной ряд методом огибающих ломаных 119
4.3.2 Частотный анализ памяти лингвистического временного 124 ряда
4.3.3 Формирование прогнозных значений котировки акций российской компании «Сбербанк», верификация и валидация прогнозной модели 132
4.3.4 Получение числового прогноза и оценка его точности 135 Выводы к главе 4 139 Заключение 141 Список использованных источников 142 Приложения 151
4
Актуальность темы исследования. Российский рынок ценных бумаг за свою новейшую постсоветскую историю пережил много хороших и плохих времен. Финансовый кризис 1998 года почти разрушил этот сектор экономики. Однако, следует понимать, что без развитого рынка ценных бумаг по¬строить рыночную экономику невозможно. Не случайно в последние годы одно из важнейших направлений развития России связано с принципиальным изменением роли рынка ценных бумаг в финансовой системе государства и его хозяйственном механизме в целом. Развиваются институты рынка ценных бумаг, регулирующиеся государством. Огромные усилия государства направлены на повышение доверия инвесторов к российской экономике.
Одной из важных задач на пути стабилизации фондового рынка России является привлечение частных лиц для инвестирования в предприятия и крупные компании нашей страны. Для инвесторов особо необходимым и актуальным является возможность прогнозирования ситуации на рынке ценных бумаг Прогнозирование предполагает научно-обоснованное суждение о возможных состояниях экономической системы в будущем, об альтернативных путях и сроках его осуществления, оно должно предполагать получение качественных оценок этих состояний при помощи математических и инструментальных средств реализации.
Сложившейся к настоящему времени методологии экономико¬математического прогнозирования присущи общие черты. Практически все прогнозные модели в той или иной мере используют экстраполяцию прошлых тенденций в отношении как общенациональных, так и частичных показателей производства, народонаселения, технического прогресса. Общая черта эконометрических и эмпирических прогнозов - стремление на основе отдельных, частичных показателей составить общую картину будущего экономического роста.
Развитие экономического моделирования, анализа и прогнозирования в современных условиях связано с последовательным ростом уровня их формализации. Основу этого заложил прогресс в области прикладной математики, математической статистики, методов оптимизации, теории приближений, в эконометрике, прогностике и пр.
Среди факторов, характеризующих динамику рынка и влияющих на нее, есть изрядное количество данных нечисловой природы, значения которых известны только с определенной долей уверенности.
Основные результаты, полученные в ходе диссертационного исследований можно представить в виде следующего перечня:
1. Проведен анализ основных принципов существующих подходов к прогнозированию временных рядов, осуществлено обоснование факта ограниченной применимости классических методов прогнозирования для экономических временных рядов с памятью, составляющих предмет диссертационного исследования.
2. Сформулирована и развита авторская концепция агрегирования экономических временных рядов для получения предпрогнозной информации методами нелинейной динамики и теории хаоса, в частности фрактального анализа временных рядов, базирующейся на выявлении таких фундаментальных характеристик, как глубина памяти, наличие свойства персистентности и наличия (или отсутствия) свойства трендоустойчивости.
3. Выполнен предпрогнозный анализ временных рядов котировки акций на базе фазовых портретов и агрегирования этих рядов, в результате чего выявлена эффективность использования процедуры агрегирования.
4. Осуществлена адаптация вычислительной схемы этапов известной клеточно-автоматной прогнозной модели для прогнозирования временных рядов котировки акций.
5. Для получения дополнительной прогнозной информации реализован комбинированный подход к построению, визуализации и совместному ис¬пользованию клеточного автомата, фазовых портретов и фрактального анализа временных рядов.
1. (EHIPS) ИКИ РАН. Генетические алгоритмы. Режим доступа: [http://www.iki.rssi.ru/ehips/Genetic.htm 09.08.2004].
2. Bak P., Tang C., Wiesenfeld K. Self -organized criticality: An explanation of 1/f - noise //Phys. Rev. Lett.1987. - P.128-140.
3. Billings S.A. Hong X. Dual - orthogonal radial function networks for nonlinear time series prediction // Neural Networks, 1998. 11. P. 479 - 493.
4. Cheland P.B., Scholes I. Soft Systems Methodology in Action. - Chichester, Wiley, 1990.
5. Cootner, P. “Comments on the Variation of Certain Speculative Prices,” in P. Coot- ner, ed., The Random Character of Stock Market Prices. Cambridge: MIT Press, 1964 a.
6. Fama, E.F. “Portfolio Analysis in a Stable Paretian Market,” Management Science 11, 1965 a.
7. Funobashi M., Moeda A., Morooka Y., Mori K. Fussy and Neural Hybrid Expert Sys¬tems: Sinergetic AI. - Alin Japan, IEEE,1995,august. - Pp.33-40.
8. Holden K., Peel D.A., Thomson J.L. Economic forecasting: an introduction. - Press Syndicate of the University of Cambridge, 1990. - 213 p.
9. Holland J. The dynamics of searches directed by Genetic Algorithms.In: LeeY.S. (ed.) Evolution, Learning and Cognition. - Word Scientific,Singapore,1988.
10. Honovar V. Symbolic Artificial Intelligence and Numeric Artificial Neural Net¬works: Toward a Resolution of Dichotomy. Invited chapter. In : Computational Ar¬chitectures Integrating Symbolic and Neural Processes. Sun, R. a Bookman, L.(Ed) N.Y.: Kruwer, 1994. - Pp. 351-385.
11. Hurst H.E. The Long-Term Storage Capacity of Reservoirs, Transactions of the American Society of Civil Engineers, 116, 1951.
12. International workshop on combination of genetic algorithmsand neural networks (1992; Baltimore, Md), June 6, 1992. / COGANN-92;Ed. L.P. Whitley,J.P. Schof- fer. - Los Alamatic (Ca) et al.: lEEEcomputer. soc. press, 1992. - VIII, 262p.
13. Jones A.J. Genetic algorithms and their applications to thedesign of neural net- works//Neural computing and applications,v. 1, no. 1, 1993.
14. Karni, E, Decision Making Under Uncertainty: the Case of State - Dependent Prefer¬ences /E.Karni. - Cambridge: Harvard U.P., 1985. - 147 p.
15. Mandelbrot, B. “The Variation of Certain Speculative Prices” in P. Cootner, ed., The Random Character of Stock Prices. - Cambridge: MIT Press, 1964.
16. Mandelbrot, B. The Fractal Geometry of Nature. New York: W.H. Freeman, 1982.
142
17. Osbome, M.F.M. “ Brownian Motion in the Stock Market,” in P. Cootner, ed., The Random Character of Stock Prices. - Cambridge: MIT Press, 1964.
18. Poggio Т., Girosi F.A. Theory of Networks for approximation and learning //A.I. Memo N 1140., C.B.I.P. Paper № 31. -1994.- 63 p.
19. Robert S. Pindyck, Daniel L. Rubinfeld. Econometric models and economic fore¬casts. - McGRAW-HILL,INC, 1991. - 596p.
20. Sharpe, W.F. Portfolio Theory and Capital Markets. - New York: MgGraw-Hill, 1970.
21. Takens F. Detecting strange attractors in turbulence //Dynamical systems and turbu¬lence, eds. D.Rand, L.Young. Berlin: Springer - Verlag. - Р. 366-382.
22. Ulam S. Sets, Numbers and Universes. Cambridge, Mass: MIT Press, 1974. - 258 p.
23. Vaughan, E.J. Fundamentals Risk and Insurance / E.J. Vaughan, C. M. Elliott. 2 nd Ed. - S. Barbara: John Wiley, 1978. - 642 p.
24. Wolfram S. (ed) Theory and Application of Cellular Automata. Singapore /Teaneck, N.J.: World Scientific, 1986. - 878 p.
25. Wolfram S. Cellular automata as models of complexity //Nature. 1984. V.341. - P.419-424.
26. Wolfram Stephen, A New Kind of Science, Wolfram Media, Inc, 2002. - 1280 p.
27. Абовский Н.П. и др. Разработка практического метода нейросетевого прогнози¬рования. //Труды VIII Всероссийской конференции «Нейрокомпьютеры и их применение » Сб.докл., 2002. - С. 1089 - 1097.
28. Айвазян С. А. Т.2: Основы эконометрики.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.- 432 с.
29. Айвазян С.А., Мхитарян В.С. Т.1: Теория вероятностей и прикладная статисти¬ка.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 656 с.
30. Александров В.В., Алексеев А.И., Горский Н.Д. Анализ данных на ЭВМ (на примере СИТО). - М.: Финансы и статистика, 1990. -192с.
31. Алексеев В.И., Максимов А.В. Использование нейронных сетей с двухмерными слоями для распознавания образов//Труды VIII Всероссийской конференции «Нейрокомпьютеры и их применение »: Сб. докл., 2002. - С. 69-72.
32. Алефельд Г.,Херцбергер Ю. Введение в интервальные вычисления. - М.: Мир, 1987. - 360 с.
33. Алтунин А.Е., Семухин М.В. Модели и алгоритмы принятия решений в нечет¬ких условиях: - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2000. - 352 с.
34. Сизов Ю.С. Анализ портфелей ценных бумаг и управление ими в современной России. Режим доступа: [http://mirkin.eufn.ru/articles Thtm#sizov4 03.2004].
35. Бабков Г.А., Касаева М.Д., Перепелица В.А. Фрактальный анализ одного вре¬менного ряда урожайностей /Материалы V Всероссийского симпозиума «Мате¬матическое моделирование и компьютерные технологии», т.2. - Кисловодск: КИЭП, 2002.- С. 16-17.