时间序列方法是否仅适用于预测?

机器算法验证 时间序列 预测 面板数据 多层次分析
2022-04-05 13:50:28

许多时间序列方法仅针对预测(例如,ARIMA)。然而,看起来增长曲线建模框架(即随机系数建模)几乎可以做所有其他事情。例如,无需通过分段回归执行中断时间序列分析,只需使用不连续增长模型即可。为了解释自相关,AR 项也可以包含在 1 级增长曲线模型中。即使是季节性模型(即谐波模型和带有指标变量的模型)也可以很容易地用于第一级的增长曲线建模方法。它还可以更好地处理多个“主题”;增长曲线模型无需执行多变量时间序列分析,而是自然地适应额外的观察来源(例如,人员、经济指数)。

所以我的问题是:
我是否遗漏了什么,或者时间序列分析(出于所有意图和目的)只是预测方法的集合,任何解释性建模都可以通过常规的多级增长曲线模型处理?

在我看来,情况可能是这样,因为时间序列数据和纵向数据之间没有本质区别,除了时间序列更长并且通常与对一个“主题”(例如 GDP ; 请参阅纵向设计和时间序列之间的差异)。

3个回答

通常,您希望预测系统的行为以改善您对该系统的反应和与该系统的交互。但归根结底,如果控制系统不可行,预测只是最后的手段。此外,只有在系统过于复杂以至于无法将任何有用的其他知识纳入预测时,您通常才会使用时间序列进行预测。

时间序列分析为您提供了很多方法来了解系统的内部运作,这反过来可能是控制它的第一步。例如,它可能会产生以下信息:

  • 系统的内部节奏是什么,它们与我的可观察性有什么关系?
  • 我的系统噪音在多大程度上占主导地位?噪音是什么样的?
  • 系统是否静止——后者是影响系统的外部条件长期变化的指标。
  • 如果我把我的系统看成一个动态系统,那么底层动态的特征是什么:它是混乱的还是有规律的?它对扰动有何反应?它的相空间是什么样的?
  • 对于具有多个组件的系统:哪些组件相互交互?
  • 如果我希望我的模型不仅仅重现观察到的时间序列的某些特征,例如产生对系统的理解,正确描述与过去观察到的任何情况都无法比较的情况,我该如何为我的系统建模所有,例如,当我主动操纵系统或发生极端事件时(例如在灾难模拟中)。以上几点都可以发挥作用,此外,时间序列分析可以通过比较原始模型和模型的时间序列来验证模型。

一些实际的例子:

  • 气候研究采用了大量的时间序列分析,但不仅有利于预测气候,而且还试图回答我们如何影响气候的重要问题。
  • 如果您有一个与个别女性患者的疾病相关的时间序列,并且您发现大约一个月的强频率分量,这强烈暗示月经周期以某种方式参与。即使您无法理解这种关系,并且只能通过在正确的时间给予一些药物来治疗症状,您也可以从考虑该患者的实际月经周期中受益(这是一个示例,如果您预测的不仅仅是时间序列)。

我会说不。时间序列方法可以揭示手头问题的结构,而不仅仅是一些仅根据序列自身历史进行的预测。

例如,状态空间模型形式可用于对具有多种变体的时变回归进行建模。并且结构时间序列也可以转换为状态空间形式。

Zellner 和 Palm 写了一篇关于结合结构和时间序列建模的文章。

ftp://ftp.uic.edu/pub/depts/econ/hhstokes/e537/zellner_palm_je74.pdf

不,我会给你一个时间序列的用法,它与预测无关:频谱分析。

FFT 是光谱分析中的工作马,但当您的系列基本上是无限的或非常长时,它的效果最好。分析声波是 FFT 的一个很好的应用。然而,在社会科学中,这个系列通常不会很长。通常我们最多有几十个观察值。因此,在这些情况下,您可以使用 Yule-Walker 方程来获得该系列的周期图,例如参见 MATLABpyulear 函数