Ανάπτυξη Πλαισίου Αυτοματοποιημένης Προέκτασης Χρονοσειρών Μέσω Της Γενίκευσης Της Μεθόδου Πρόβλεψης Θ

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη μίας ολοκληρωμένης μεθοδολογίας παραγωγής προβλέψεων που θα καθιστά αποδοτικότερη τη διαδικασία της προέκτασης χρονοσειρών. Στόχος είναι η εν λόγω μεθοδολογία να επιτρέπει την αποτελεσματική και αυτόματη προέκταση μεγάλου πλήθους χρονοσειρών, ανεξαρτήτως τύπου και χαρακτηριστικών, με έναν ενιαίο τρόπο. Έτσι, η διαδικασία της πρόβλεψης θα απλοποιηθεί σημαντικά για επιχειρήσεις και οργανισμούς, παρέχοντας ακριβείς προβλέψεις και μάλιστα χωρίς να αυξάνεται σημαντικά το υπολογιστικό κόστος.Προκειμένου να επιτευχθεί ο παραπάνω στόχος κρίνεται απαραίτητος αρχικά ο εντοπισμός και η αξιοποίηση όλων εκείνων των μεθόδων που οδηγούν σε συστηματική βελτίωση της προβλεπτικής ακρίβειας και ο συνδυασμός τους εντός ενός ενιαίου πλαισίου. Η εν λόγω διαδικασία έγινε μέσω μίας εκτενούς βιβλιογραφικής επισκόπησης η οποία αφορούσε ευρεία γκάμα μοντέλων και τεχνικών προβλέψεων. Ερευνήθηκαν τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα της κάθε μεθόδου, αξιοποιήθηκαν οι πιο αποδοτικές και προτάθηκαν νέες που συνδυάζουν τα θετικά τους στοιχεία.Πιο συγκεκριμένα, σε πρώτη φάση εντοπίστηκαν οι παράγοντες που καθιστούν τη μέθοδο πρόβλεψης θ τόσο επιτυχημένη καθώς και τα σημεία στα οποία αυτή επιδέχεται βελτιώσεις. Τα συμπεράσματα της ανάλυσης αξιοποιήθηκαν για την επέκταση της μεθόδου προκειμένου αυτή να μπορεί να μοντελοποιεί αποδοτικά μη γραμμικά μοτίβα τάσης και να συνδυάζει τις συνιστώσες τάσης και επιπέδου είτε με προσθετικό, είτε με πολλαπλασιαστικό τρόπο. Η εν λόγω επέκταση γενικεύει ουσιαστικά την κλασική προσέγγιση θ μέσω της δημιουργίας ποικιλίας μοντέλων διαφορετικών ιδιοτήτων. Έτσι, επιλέγοντας για κάθε χρονοσειρά το καταλληλότερο εξ αυτών, δύναται να βελτιωθεί σημαντικά η μέση προβλεπτική ικανότητα της μεθόδου. Προκειμένου να αυξηθεί περαιτέρω η προβλεπτική ακρίβεια της γενικευμένης μεθόδου θ, αναπτύχθηκε επιπλέον μία νέα τεχνική εξομάλυνσης η οποία εξαλείφει με μη παραμετρικό τρόπο το θόρυβο που πιθανώς εμπεριέχεται στα δεδομένα, αποκαλύπτοντας έτσι το πραγματικό σήμα της χρονοσειράς. Η τεχνική αυτή μπορεί να φανεί ιδιαίτερα χρήσιμη καθώς, σε αντίθεση με άλλες μεθόδους εξομάλυνσης, αξιοποιεί μία μη γραμμική τεχνική για τη συρρίκνωση των τοπικών διακυμάνσεων οδηγώντας σε σχεδόν απόλυτα λείες χρονοσειρές, η πρόβλεψη επί των οποίων γίνεται σαφώς πιο αποτελεσματικά. Η γενικευμένη μέθοδος θ συνδυάζεται κατάλληλα με την μέθοδο της μη γραμμικής εξομάλυνσης που προτείνεται και άλλες υπάρχουσες τεχνικές για τη διαμόρφωση της τελικής μεθοδολογίας πρόβλεψης. Η αποτελεσματικότητά της εξακριβώθηκε χρησιμοποιώντας σετ από πραγματικά και τεχνητά δεδομένα. Στην πρώτη περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν χρονοσειρές από τους διαγωνισμούς προβλέψεων Μ, ενώ στη δεύτερη από γεννήτρια παραγωγής δεδομένων που κατασκευάστηκε. Τα αποτελέσματα είναι ιδιαιτέρως ενθαρρυντικά και αποδεικνύουν την ανωτερότητα της προσέγγισης.