（数量经济学专业论文）基于景气指数的宏观经济监测预警系统研究.pdf

中文摘要 宏观经济预警监测，是对宏观经济进行总体的、综合的、全面的、系统的 分析与判断，是对表征经济活动过程和现状的一系列指标进行的监督和量测，从 监测结果出发，根据过程规律性的认识，对经济活动未来可能发生的转折和重 大变化提出警报，是利用一系列经济指标建立起来的宏观经济“晴雨表”或”报警 器”。它运用理论分析方法、经验分析方法、数理统计方法等对宏观经济循环波 动这一特定现象进行一整套经济监测、经济评价的体系。对宏观经济进行监测 预警，可以清楚地发现宏观经济各层面发生的变化，洞悉经济结构发生的转变，引 导投资者理性投资，并有利于政府及时采取稳定政策促进经济平稳、快速发展， 因此在实践上意义重大。 本文将景气指数、预警信号灯系统、人工神经网络三者结合起来，在理论 分析与实际应用相结合的基础上，阐述了景气指标的分类、选择、预处理方法 和基准日期的确定原则。用时差相关分析法、k - l 信息量法、回归分析方法综 合分析划分了先行、一致、滞后三类景气指标，用因子分析法、熵值法、层次 分析法三种方法分别详细地计算了每类指标中各单指标所占的权重大小后，介 绍反映景气变动动向的扩散指数( d i ) 和反映景气变动强弱的合成指数( e 1 ) 作用以及制作方法。然后建立预警指标体系，划分指标的临界值，用一组类似 交通信号灯将每个时期内各预警指标所处状态表示出来，并用数学方法将单指 标合成综合的预警指数，同时采用神经网络对预警指数进行趋势预测。 最后，本文以湖北省为例对宏观经济监测预警系统作了实证研究，对湖北 省经济形势进行综合判断与趋势判断。针对湖北省的经济状况，作者提出了下 一步宏观调控的政策取向，不仅要注意抑制部分投资过热行业的反弹，更要认真 贯彻“有保有压”的指导方针，加强综合协调职能，增加瓶颈部门的有效供给， 防止来年经济增速大幅度下滑。 关键词：预警，景气指数，因予分析，扩散指数 a b s t r a c t e c o n o m i cs u p e r v i s i n ga n de a r l yw a m i n gc a r r y so n t o t a l ，c o m p r e h e n s i v e ， o v e r a l l ，s y s t e m a t i ca n a l y s i sa n dj u d g e m e n tt ot h ew h o l ee c o n o m i c a ld e v e l o p m e n t i t s u p e r v i s e sa n dq u a n t i f y sas e r i e so fi n d e x e s ，w h i c ha r er e f l e c te c o n o m i ca c t i v i t y p r o c e s sa n da c t u a l i t y , a n dp u tf o r w a r dt h ea l a r mt ot h ef u t u r ep o s s i b l ee c o n o m i c t r a n s i t i o na n dg r e a tc h a n g eb a s e do ns u p e r v i s e dr e s u l t ，w h i c hi st h eb a r o m e t e ra n d a l a r mo fe c o n o m i cb yu t i l i z i n gas e r i e so fe c o n o m i ci n d i c a t o r i tu s e st h e o r ya n a l y s i s m e t h o d ，e x p e r i e n c ea n a l y s i sm e t h o d ，s t a t i s t i c a la n a l y s i sm e t h o dt os u p e r v i s ea n d a p p r a i s eb u s i n e s sc y c l e t h i sp a p e rc o n b i n e sp r o s p e r i t yi n d e xm e t h o d ，e a r l yw a r n i n gs i g n a ll a m ps y s t e m a n da r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，a n de x p l a i n st h ec l s s i f i c a t i o n ，c h o i c e ，p r e t r e a t m e n t m e t h o da n dd e f i n i t ep r i n c i p l eo fb a s i cd a t eo nt h eb a s i so ft h e o r yu n i t e dp r a c t i c e c r o s sc o r r e l a t i o n ，k - li n f o r m a t i o n ，r e g r e s s i o na n a l y s i si su s e dt oc l a s s i f yt h r e ek i n d o fi n d e x im a k eu s eo ft h r e em e t h o d st oc a l c u l a t et h ew e i g h to fe v e r yf o r mi n d e xi n d e t a i l i ta l s or e c o m m e n d st h em e t h o do fw o r k o u td i f f u s i o ni n d e x ( d oa n d c o m p o s i t ei n d e x ( c d ，w h i c hi sr e f l e c tt h ec h a n g ed e g r e eo fi n d e x t h ee a r l yw a n t i n g i n d e xs y s t e mi se s t a b l i s h e da n di n d e xc r i t i c a lv a l u ei sd i v i d e d ag r o u po fs i g n a l l a m p sa r eu s e dt or e f l e c tt h es t a t u sa te v e r yt i m e a tl a s t ，w eu t i l i z em a t h e m a t i c s m e t h o dt of o r m a t et h ec o m p r e h e n s i v ei n d e xa n da d o p ta r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kt o p r e d i c tt h ee c o n o m i ct r e n d t h i sp a p e rt a k e sh u b e ia sa ne x a m p l et or e s e a r c ht h ee c o n o m i cp r o s p e r i t y s u p e r v i s i n ga n de a r l yw a r n i n gs y s t e m b a s e do nt h er e a l i t yo fh u b e i ，t h ea u t h o r p r o p o s e st h a tg o v e r n m e n ts h o u l dc a r r yo u tt h eg u i l d i n gp r i n c i p l eo fp r o t e c t i n ga n d p r e s s i n gc o n s c i e n t i o u s l y , e v e nm o r e ，s t r e n g t h e nt h ef u n c t i o no fs y n t h e s i z i n ga n d c o o r d i n a t i n g , i n c r e a s et h ee f f e c c i v es u p p l yo ft h ed e p a r t m e n t ，p r e v e n tt h ee c o n o m i c a c c e l e r a t i o nr a t eg l i d e sb yal a r g em a r g i ni nt h ec o m i n gy e a n k e y w o r d s ：e a r l yw a m i n g ，p r o s p e r i t yi n d e x ，f a c t o ra n a l y s i s ，d i f f u s i o ni n d e x i i 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 问题的提出 第1 章引言 宏观经济监测已经越来越受到国家和社会的重视，温家宝总理在2 0 0 3 年经 济工作会议期间曾做出重要批示：要“转变观念、转变职能、改进作风，善于 运用经济的和法律的手段进行宏观调控，要加强宏观经济监测、预测和形 势分析，见事快，抓住关键，协调各方面的力量，采取有效措施，适时适度进 行调控，果断处理问题。”随着社会经济的发展，经济预警监测在宏观经济中 的地位将更加重要。 预警是指在警情发生之前对之进行预告和示警，即运用现有知识和技术， 通过对事物发展规律的总结和认识，分析事物的现有状态及特定信息，判断、 描述和预测事物的变化趋势，并与预期的目标量进行比较，利用设定的方式和 信号，进行预告和示警，以便使预警主体有足够的时间采取相应的对策和反应 措施。广义地说，预警是组织的一种信息反馈机制。 宏观经济监测预警，是对宏观经济进行总体的、综合的、全面的、系统的 分析判断；是通过对众多统计数据的全面整理，做出宏观经济发展状况最终的 判断，是对庞多繁杂的统计数据认识上的进步和飞跃；是对表征经济活动过程 和现状的一系列指标迸行的监督和量测，并根据对过程规律性的认识，从监测 结果出发，对经济活动未来可能发生的转折和重大变化提出警报。 宏观经济监测预警系统，是运用理论分析方法、经验分析方法、数理统计 方法等对宏观经济循环波动这一特定现象进行一整套经济监测、经济评价的体 系。它是利用一系列经济指标建立起来的宏观经济”晴雨表”或”报警器”。它之所 以能像”晴雨表”或”报警器”那样发挥监测和预警的作用，第一是因为经济本身客 观上存在着周期波动；第二是因为在经济波动过程中，经济运行中的一些问题 可以通过一些指标率先暴露或反映出来。为了满足宏观经济管理的需要，探求 经济周期波动规律，西方经济统计学家们经过半个多世纪的不懈努力，积极建 立并完善经济景气监测预警体系。 1 2 现实意义 武汉理工大学硕士学位论文 随着社会主义经济体制改革的进一步深化和社会主义市场经济体制改革的 不断完善，国家宏观调控手段在社会经济的发展中起到了越来越重要的作用。 我国的市场经济体制改革引领中国经济进入了一个崭新的阶段，中国经济也开始 出现了具有市场经济特点的经济周期波动。对于在市场经济体制下各个国家出 现经济周期波动的原因，西方经济学家提出了很多经济理论和经济模型来阐述。 还有一些经济学家从2 0 世纪初开始尝试对经济周期波动进行监测、分析与预测。 在没有科学的宏观经济监测预警系统之前，由于受时间和方法的限制，人 们根据统计数据判断经济发展状况时，主要是通过比较、经验、增长率的幅度 等来做比较初级的判断，而宏观经济监测预警系统，是从现实出发，研究出对 纷繁复杂的宏观经济统计数据再认识的手段。这个手段和方法要经过较长时间 的开发和试验，但一旦确定下来之后，却能够在较短的时间内处理和计算大量 的数据。它通过对大量统计数据的再处理，再加工，去伪存真，把主要数据的 特征提取出来，使埋在数据山峰里面的特征挖掘出来，然后再在同一个判断准 则下面，进行比较分析；最后再把全面的情况联系起来，给出宏观经济的总体 情况。通过这样一整套计算处理过程，再把所有方面情况统一综合起来，认识 宏观经济的全面情况就比较科学了，避免了对重大问题莫衷一是的情况。 对宏观经济进行监测预警，可以清楚地发现宏观经济各层面发生的变化，洞 悉经济结构发生的转变，引导投资者理性投资，并有利于政府及时采取稳定政策 促进经济平稳、快速发展，因此在实践上意义重大。 1 3 本文的主要内容结构 本文在分析了前人理论的基础上，指出了前人的不足之处，提出了景气指 数、预警灯号、人工神经网络方法三者结合的宏观经济监测预警系统的基本框 架，对每一部分进行了详细的论述，并以湖北省为例作了详细的实证研究。 本文全文结构共分为五章。第一章是引言，论述了宏观经济监测预警的概 念和建立的必要性。第二章是国内外预警研究概述，介绍了国内外预警研究发 展历程和现状，并介绍了国内外文献中经常用到的预警模型，最后提出了前人 的不足之处。第三章是本文的主体，详细介绍了宏观经济监测预警的总体设计 方案。第四章是实证，以湖北省为例作了较具体的分析，并提出了政策建议。 第五章是结论，介绍了本文的意义、目的、工作、不足和展望。 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章国内外预警研究概述 、 2 1 国外经济预警理论发展历程 2 1 1 早期( 1 8 6 0 - 1 9 3 0 年) 当资本主义有了相当发展后，经济学家就已经注意到经济周期的存在。1 8 6 0 年法国的朱格拉发现8 年左右的中波( 朱格拉周期) ；随后俄国经济学家康德拉 季耶夫发现了5 0 年的长波；基钦发现了平均循环长度为4 0 个月左右的短波。 经济预警方法的起源可以追溯到1 9 世纪末期。1 8 8 8 年在巴黎统计学大会上， 就出现了以不同色彩作为经济状态进行评价的论文。1 9 0 3 年英国政府内出现了 “国家波动图”，用来描述宏观经济波动。1 9 0 9 年，美国巴布森统计公司在其刊 物上发表了关于美国宏观经济状态的第一个“经济活动指数”，作为美国宏观经 济状态的指示器。1 9 1 0 年，专门从事经济监测的美国布鲁克迈尔经济研究所也 编制了涉及股票市场、一般商品市场和货币等方面的景气指标。1 9 1 7 年，哈佛 大学编制了“美国一般商慵指数”( 即哈佛指数) ，这组指数是根据1 3 项经济指 标数据时间差异关系分别编制的，包括投机指数、生产量及物价指数和金融指 数三类。从历史数据拟合状况看，哈佛指数较好地反映了2 0 世纪美国4 次经济 波动，该指数投入使用后，反映很好。但由于未能预测出1 9 2 7 年的大危机，哈 佛指数遭到沉重打击，终于停止使用，类似的景气指标研究出现衰落。 2 1 2 中期( 1 9 3 0 - 1 9 6 0 年) 2 0 世纪3 0 年代中期，经济监测预警系统再度兴起，到5 0 年代不断改进， 发展并开始进入实际应用时期。1 9 3 7 年，美国全国经济研究局详细研究了近5 0 0 项经济指标，利用时差变动关系，选择了2 1 项指标构成先行指数。他们还系统 详尽地研究了一系列涉及景气监测方法的问题，如循环波动的分离、趋势调整、 平滑技术等，并指出经济波动在宏观经济各部门间逐步“扩散”的过程。二战 后，美国经济研究局，对3 0 年代监测指标体系进行了修订。由2 1 项指标分成 先行、一致、滞后三类指标，并提出了以上升指标占总指数份额方法构成扩散 指数d i ( d i f f u s i o ni n d e x ) 。 至此，景气监测方法开始步入正规化，其显著特征是： 武汉理工大学硕士学位论文 1 、以扩散指数来综合描述宏观经济波动情况，避免单指标平均化的不精确。 2 、以当前经济状态为参照，构成先行、一致、滞后三类指数，以先行指数 预报可能出现的景气转折点；以一致指数评价经济现行状态和发展水平；以滞 后指数验证周期的完整性。 3 、对于诸如指标范围、指标体系修订等都有明确建议。 2 1 3 近期( 1 9 6 0 1 9 8 0 ) 自6 0 年代起，经济预警系统方法逐步走向成熟。1 9 6 1 年，美国商务部正式 在其刊物经济循环发展上逐月发表数据和图表两种形式的宏观景气动向信 号。研究机构与政府机关的合作使研究迅速向前发展，其具体体现在： 1 、合成指数的引入。由于扩散指数只考虑指标的变化方向，没能反映经 济运行的程度，1 9 6 1 年，穆尔和希斯金通过对个别指标振幅的标准化提出了 合成指数法，成为预警分析的核心方法之一。 2 、经济预警的基本方法有了较大进展。这主要是在季节调整上，除美国 商务部人口普查局成功地研究了x 1 1 法之外，还有美国劳工局的b l s 法，日 本通产省的m i t i 法，日本企化厅的e p a 法，德国慕尼黑经济研究所的i f o 法等。 3 、景气调查方法的引入，拓宽了景气监测的信息源。二战结束后，德国i f o 研究所以问卷形式向厂商和消费者进行调查。这种调查中的问题是以定性判 断的选择题形式，调查对象只需就调查内容的上升、下降和不变做出选择即 可，最后成为“气候”指数( c l i m a t ei n d e x ) 等，这些气候指数与景气指数一 样，能对经济运行超前预测。 。4 、分析报警的信号指数的出现。人们研究了增长速度的适宜值后，认为 过高的速度也会带来弊端，经济“过热”如同衰退一样也应该避免。1 9 6 7 年 日本企划厅在其经济白皮书中发布了“日本景气警告指数”，采用类似交通信 号灯的形式给予评价；i 9 7 0 年，联邦德国也由国会专家委员会编制了类似的 警告指数。 2 1 4 现代( 1 9 8 0 年一现在) 自2 0 世纪7 0 年代末期，预警系统本身已日趋成熟，但在信息识别和基 4 武汉理工大学硕士学位论文 础理论研究方面仍在不断发展着。这一方面虽在争论中被认为“无理论的方 法, i , i j 但由于在宏观经济波动方面，特别是在短期波动分析研究中处于不可取 代的地位，而在全球范围内得到广泛应用。 在经济预警方法、结果与其他经济理论结合上也出现许多新的研究成果。 实践证明，景气预警方法和计量学方法是预测周期波动的两种有效方法，最 初它们被认为是相互对立的，后来认为是互相补充的，前者以周期理论为基 础，是政府部门利用统计数据的测算向公众发布经济前景的指导性信息：后 者是通过按经济理论建立的结构性模型的关联关系推出经济发展的可能值。 目前，人们越来越注重两种方法的结合应用。 在经济预警系统内部，景气调查方法也已向全球发展。在5 0 年代只有三 个国家开展，到1 9 8 8 年已有4 4 3 个国家和地区应用这一方法。如果说景气分 析是根据以往规律，从己发生的经济活动的统计数据评价预测未来经济发展， 那么景气调查是根据对企业和个人的典型抽样调查，以被调查对象超前的主 观定性判断得出定量的结论，二者互相补充、互相印证，关系明朗化了。 为使景气监测结果更具超前性，美国全国经济研究所、国际循环研究中 心等机构已着手研究长先行指标，将原来先行指数半年左右的超前扩展至一 年及一年以上，便于政府和企业及早地为将要发生的周期波动做出反映，使 反周期波动政策的抑制作用进一步增强。 如今，预警理论体系基本建立起来，人们便朝着预警结果更加精确的方 向努力。美国普查局f i n d l e y 等人在2 0 世纪9 0 年代左右提出了x 1 2 - a r i m a 方 法，它是普查局最新的与x 1 1 相关的季节调整方法。并且在本世纪初还编制了 可以应用的程序，供用户免费下载使用。 2 2 国内经济预警理论发展历程 我国预警理论研究是从经济循环波动问题入手的，起始于2 0 世纪8 0 年代中 期，其发展过程基本上可以分成两个阶段。 2 2 1 第一阶段 1 9 8 8 年以前为第一阶段，这一阶段以引入西方的经济发展理论和经济波动的 周期理论为主，并对我国的经济波动及其动因进行了分析。 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 2 第二阶段 从1 9 8 8 年开始为第二阶段，主要工作是寻找我国经济波动的先行指标，一个 重要变化就是从研究经济形态的长期波动转向研究经济形态的短期变化。特别 是引入了西方景气循环指数方法后，使这一研究取得了突飞猛进的发展。1 9 8 8 年， 袁兴林和黄运成运用d i 和c i 方法计算了我国工业生产景气循环的基准日期。 1 9 8 9 年 中国经济体制改革研究所宏观经济监测与分析研究组在3 5 个月度经济 指标中，选出了1 3 个先行指标，1 3 个一致指标，9 个滞后指标，并运用d i 方法对三 组指标的运行轨迹进行测算，寻找出了三组指标各自基准循环日期。同年，国家统 计局统计科学研究所宏观经济监测课题组设计了六组综合监测预警指数，并把 指数的运行区间划分为五个灯区，显示经济循环波动过程中的冷热状态。 1 9 9 0 年，毕大川、刘树成主编了经济周期和预警系统，是对我国宏观经 济周期波动问题从理论到应用进行全面研究的第一部专著。同年，国家统计局进 行了经济监铡与预警系统的研究课题，并且完成了综合性的软件系统，应用 于经济发展趋势推断，并进行预警预报，经济变量问协调行为和政策效用分析等 研究。1 9 9 2 年底，中国人民大学国民经济系顾海兵教授等人开始了粮食生产预警 系统研究，并对预警理论进行了新的探索和发展。1 9 9 3 年，顾海兵、俞丽亚主编 了未雨绸缪宏观经济问题预警研究，对我国宏观决策、宏观调控、宏观管 理提供了极有价值的优质信息支持，对我国国民经济运行防范与未然提供科学 的预报方法，它将宏观经济分成粮食生产问题、农业经济问题、通货膨胀问题、 固定资产投资问题、财政问题五个方面分另进行了预警讨论。1 9 9 3 年8 月以后， 国家统计局和国务院发展研究中心，经济日报合作，以卡斯特经济评价中心的名 义在“经济日报”开办了“景气观察”栏目，宏观经济监测和预警模型开始在社 会上引起较大反响并得到了广泛承认。1 9 9 4 年，吴明录、贺剑敏”1 初步研制了 一套适用于我国宏观经济短期波动的监测预警系统。1 9 9 8 年，王慧敏。1 等人在 对经济波动的研究采用非线性的原理和方法，提出了a r c h 预警方法。2 0 0 0 年， 南开大学机器人与信息自动化研究所啪将神经网络理论与模糊系统理论相结合， 建立了宏观经济非线性预警模型，掀起了将神经网络应用到经济预警中的热潮。 2 0 0 2 年，北京统计局宏观经济技术监测培训团赴美国学习，对x 一1 l 及x 一1 2 季节调整技术、美、日、韩先行经济指数的编制、宏观经济周期理论、威斯 康星州先行经济指数作了详细了解。2 0 0 4 年，吉林大学数量经济研究中心宏观 武汉理工大学硕士学位论文 经济监测预警课题组通过对比分析我国2 0 世纪8 0 年末以来发生的几次经济波 动，及各主要经济变量的动态变化，探寻我国增长率循环的产生原因。宏观经 济监测预警系统越来越受到广泛关注，近年来，各省都已经着手经济景气预警 系统开发。 2 3 国内外常用的预警模型介绍 在文献中所使用的预警模型大致可以分为计量模型和非计量模型两类， 前者有a r m a 模型”1 、a r c h 模型嗍、v a r 模型”、l o g i t 模型嘲、t r a 模型、s t v 横截面回归模型”3 、m c s 模型“、贡献分析法“、主成分分析法、相关性分析 法、判别分析法模型“2 3 等，后者有人工神经网络模型、k l r 信号分析法“、概 率模式识别模型、灰色预测模型等。本文拟选择其中使用较多的模型加以简 述。 2 3 1a r m a 模型 a r m a 模型即自回归移动平均模型( a u t or e g g r e s s i v em o v i n ga v e r a g e m o d e l ) ，是一种时间序列预测方法，由美国统计学家b o x 和英国统计学家 j e n k i n s ( 1 9 6 8 ) 提出，所以又叫博克斯一詹金斯法( b o x j e n k i n sm o d e l ) 。 a r m a 模型的基本思想是：除极个别情况外，几乎所有的时间序列中按时间 顺序排列的观察值之间都具有依赖关系或自相关性，这种自相关性表明了变 量发展的延续性，而这种自相关性一旦被定量地描述出来，就可以从序列的过 去值预测其将来的值。a r m a 模型的一般形式为： r i ( f ) 一中1 r f 一1 + 垂2 y f 一2 + + 中p y f p + q b p r 一一岛8 f 2 一一o q e t 一口 ( 2 1 ) 其中：y i ( f ) 为第i 个指标t 时期预测值，p 为自回归模型的阶数，中；( i = 1 ， 2 ，p ) 为模型的待定系数，e 。为误差，g 为移动平均模型的阶数，只( f = 1 ， 2 ，q ) 为模型的待定系数。 张泽厚( 1 9 9 3 ) 认为a r m a 模型具有以下一些优点：1 ) 用这种方法进行预 测时，不仅考察了预测变量的过去值，而且对模型的过去值拟合产生的误差也作 为重要因素进入模型；2 ) 不需要预先确定序列的发展形态，可以先假设一个可能 适用的样式，方法本身将会按照规定的程序，通过反复识别修改，向一个最佳的 武汉理工大学硕士学位论文 拟合方程逼近，直至获得一个满意的模型式样；3 ) 由于对剩余项不断分解，使之 满足运用回归法的假定，因此可以用数理统计的方法对预测值进行置信区间估 计。 2 3 2a r c h 模型 a r c h 模型即自回归条件异方差模型( a u t o r e g r e s s i v ec o n d i t i o n a l h c t e r o s c e d a s t i c i t ym o d e l ) ，是由美国3 n ) h 大学圣迭戈分校r o b e r te n g l e 教授研究 发展出来的( e n 如1 9 8 2 ) 。在a r c h 模型出现2 0 年之后，r o b e r te n g l e 教授终因 为此项学术成就获得了2 0 0 3 年诺贝尔经济学奖。 a r c h 模型的基本表达式是： r f ；b x , + ， ( 2 2 ) ，妒，。一n ( 0 ，砰) ( 2 3 ) o f 一口o + 口1 s 三1 + 4 2 s 三2 + + 4 p 三， ( 2 4 ) 这个模型将当前一切可利用的信息作为条件，采用某种自回归形式来刻划 方差的变异，对于一个时间序列而言，在不同时刻可利用的信息不同，相应的条 件方差也不同。利用a r c h 模型，可以刻划出时间序列随时间变异的条件方差，从 统计上提供了一种用过去误差解释未来误差的方法。 王慧敏( 1 9 9 8 ) 认为，将a r c h 模型应用于宏观经济预警具有这样一些特点：1 ) 可以准确度量经济循环波动的误差，即预期误差( 不确定性) ；z ) 可以提供更合理 的警限，a r c h 模型引入时变条件方差使预报的置信区间能够与经济时间序列的 波动程度相适应，反映不同时期所作预测误差的大小，从而使确定的警限能比较 准确地反映实际经济情况：3 ) 可以改进通常的预测模型；4 ) 可以处理非线性预 警系统的预警问题。 2 3 3 基于概率模式分类法 模式识别( p a a e mr e c o g n i t i o n ) 是6 0 年代迅速发展起来的一门学科，在很多 领域都得到了广泛的应用。所谓模式是指一些供模仿用的标本，是可供鉴别的、 规范化的形式。所谓模式识别是指一类用于对所研究的对象根据其共同特征或 属性，分别其所属模式类别的识别和分类方法。该方法从模式识别的角度对宏观 武汉理工大学硕士学位论文 经济进行预警。所有具有相同警度的预警样本组成一个预警模式集，一个预警样 本就称作一个预警模式。预警指标选择子系统就相当于模式识别系统中的模式 特征选择，预警方法子系统相当于模式识别系统中的模式分类过程；报警子系统 相当于模式识别系统中的识别错误检查过程。即预警就是把未知警度的新预警 样本与已知警度的预警标准样本进行比较辨别，从而确定新预警样本所归属于 的预警模式类别。 王建成等人( 1 9 9 7 ) 认为，在预警系统中，一个预警样本就是一个模式，所有 具有相同警度的样本组成一个类。他们给出了b a y e s 最小风险预警判别规则： 丛半盟 p ( o i ) 进 贝l l x q ( 2 5 ) p o f f ) p ) l “- l “。 式中左边为似然比，右边为阀值。p ( x i q ) 为畔类的条件概率，p i 吐j ，) 为甜，类 的条件概率，p ( q ) 为q 类的先验概率，p p ，) 为c c ，类的先验概率，l d 为将本 应属于q 类的模式错判成属于珊f 类的损失代价，k 、日、上f 类似于岛a 王建成等人( 1 9 9 7 ) 认为，概率模式分类预警系统的设计虽然需要先验概率、 条件概率或后验概率，但模式识别已提供了很多理论方法，可以解决预警实际运 用中的许多困难。此外，概率模式分类可以得到最小的错判概率，其有关分类错 判概率等方面的理论极适合研究预警系统的预警可靠性。因此，概率模式分类在 于预警系统中的设计和应用很有前途。 2 3 4 判别分析法 判别分析是对研究对象所属类别进行判别的一种统计分析方法。进行判别 分析必须己知观测对象的分类和若干表明观测对象特征的变量值。判别分析就 是要从中筛选出能提供较多信息的变量并建立判别函数，使推导出的判别函数 对观测样本分类时的错判率最小。判别函数的一般形式是： z i 口1 x 1 + 口2 x 2 + + 口。j 。 ( 2 - 6 ) 其中，z 为判别值，z 。工：，z 。是反映研究对象的特征变量，口，口：，a 。为 各变量的判别系数。 判别分析过程是根据已知观测量的预警分类和表明观测量特征的变量，推 导出判别函数，最后把各观测量的自变量值回代到判别函数中，根据判别函数对 观测量所属类别进行判别。 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 。5 人工神经网络模型 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w p r k ，简称a n n ) 是一种平行分散处理 模式，除具有较好的模式识别能力外，还可以克服统计预警等方法的限制，因为 它具有容错能力，对数据的分布要求不严格，具备处理资料遗漏或是错误的能 力。最可贵的是它具有学习能力，可随时依据新准备数据资料进行自我学习、训 练，调整其内部的储存权重参数以对应多变的经济环境。由于a n n 具备上述良 好的性质与能力，且已有文献表明a n n 的分类正确率高于判别分析法，因此它可 作为解决经济预警的一个重要工具。 前馈三层人工神经神经网络通常由输入层、输出层和隐藏层组成，被认为是 最适用于模拟输入、输出的近似关系，因此它在各类预警中被广泛应用。人工神 经网络预警方法有两种方式：其一是通过a n n 方法预测，再和事先由专家根据一 定标准确定的参考值进行比较确定警度；另一种是增加个报警模块，经过一定 处理之后直接给出预警结果。a n n 预警方法的实质是利用神经网络的预测功能 实现经济预警。 2 3 6k l r 信号分析法 k l r 信号分析法是由k a m i n s k y 、l i z o n d o 和r e i n h a r t ( 1 9 9 7 ) 创建的一种重 要的预警理论，现在几乎已成为经济预警中的标准模型了。其核心思想是：选择 一系列指标并根据其历史数据确定其阀值，当某个指标在某个时点或某段时间 偏离均值的程度超过其阀值，就意味着该指标发出了一个危机信号；危机信号发 出越多，表示某一个国家在未来2 4 个月内爆发危机的可能性就越大。其中，一个 时期内指标预测危机的能力被称为信号水平时期，这个时期就被定义为危机前 的2 4 个月。一个信号显示后在2 4 个月内出现危机的信号称为一个好信号，在2 4 个月之内未出现危机的信号则称为一个坏信号或嗓声。实际发出的坏信号( 噪声) 的份额除以实际发出的好信号的份额即为噪声一信号比率，阀值则被定义为最 小化的噪声信号比率。 总的来说，宏观经济监测预警在逐步走向成熟，许多省市地区已经开始系 统的研制，但目前大多数系统较少采用多种预警方法的综合运用，而且在景气 指数预警时通常将所有指标作等权处理，或者采用主观性很强的专家评分法。 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章宏观经济监测预警的总体设计 3 1 本文的研究方法和框架 本文在前人研究的基础上，将景气指数法、预警信号灯系统、人工神经网 络三者联系起来，理论分析与实际相结合，进而阐述了景气指标的分类、选择、 预处理方法，基准日期的确定原则。用不同的方法选择划分了三类景气指标。 并较为详细地分析计算了每类指标中各单指标所占的权重大小，介绍反映景气 变动动向的扩散指数( d i ) 和反映景气变动强弱的合成指数( c i ) 作用以及制 作方法。建立预警指标体系，划分指标的临界值用一组类似交通信号灯将每 个时期内各预警指标所处状态表示出来，并用数学方法将单指标合成综合的预 警指数，同时采用人工神经网络对预警指数进行趋势预测。 图3 - 1 系统框架图 武汉理工大学硕士学位论文 3 2 指标体系的构建 3 2 1 数据的搜集 数据的搜集，也叫指标的初选。在本文中，将选取一些能够反映我省经济 的具有代表性的指标。应按照下面四个原则：( 1 ) 经济重要性，即范围要广泛， 在各个部门都应搜集数据；( 2 ) 统计充足性，即要有足够长的样本区间，以便 数据的周期波动得到充分体现；( 3 ) 统计速报性，即尽量考虑统计数据发布的 滞后时间，以便尽可能应用新的数据；( 4 ) 数据准确性，即应注意统计体系变 化和指标口径。 3 2 2 确定基准周期 景气指数是基于经济变量之间的时差关系来指示景气动向的，确定时差关 系的参照系基准指标就是首要的基础环节。世界各国都很重视基准指标研 究。主要方法有：( 1 ) 以重要经济指标的周期为基准指标：( 2 ) 专家意见及专 家评分；( 3 ) 经济大事记和经济循环年表。 3 2 3 指标的季节调整 反映经济现象的时间序列称为经济时间序列。经济时间序列的重要特点包 括趋势、转折点和指标间的一致性。趋势是指随着时间的延续序列的数值是增 还是降；转折点是指序列曲线走势在该点由上升( 或下降) 变为下降( 或上升) ， 或者上升( 或下降) 的速度比此前更快( 或更慢) 。指标间的一致性是指不同行 业( 如制造业、零售业和建筑业) 主要指标之间的比例关系是否合理，或者同 一指标月度、季度和年度数据是否协调等。一个经济时间序列通常受多种因素 影响。一般地，我们可以把这些因素分解为趋势循环因素、季节因素、不规则 因素、交易日和移动假日因素等。趋势循环因素反映序列的基本水平，较平滑， 包括长于一年的变动和循环，可能含转折点。季节因素反映序列在不同年份的 相同季节所呈现出的周期性变化，它存在的主要原因是自然因素，另外还有行 政或法律规定以及社会文化，宗教的传统等因素。不规则因素在什么时间出现、 影响程度和持续时间都不可预测，存在不规则因素的原因可能是不合季节的天 气自然灾害、罢工、样本误差和非样本误差等。其它影响：一是交易日；二是 武汉理工大学硕士学位论文 移动假日。由于交易日和移动假日影响是长期存在、可预测的、是与日历相关 的影响因素，所以常把它们和季节影响组合在一起考虑。 本文将采用国际上最新流行的x - - 1 2 - a r i m a 季节调整方法。美国普查局 f i n d l e y 等人在2 0 世纪9 0 年代左右提出了x 1 2 a r i m a 方法，它是普查局最新 的与x - 1 1 相关的季节调整方法。x 一1 2 - a r l m a 是以著名的x 1 1 项目以及加拿 大统计局的x 1 1 - a r i m a 和x 一1 1 a r i m a 8 8 版方法为基础的。该方法基本上囊 括了x 一1 1 - a r i m a 最新版本的所有特性，即包括了x 一1 1 的所有特性。 x - 1 2 - a r i m a 使用信号噪声比法在固定的成套移动平均过滤器之间选择。 x 一1 2 - a r i m a 的重大改进弥补x - 1 1 a r i m a 8 8 版未能实现的不足之处，同时也 改进了x 1 1 - a r i m a 8 8 版本在建模和诊断能力方面的缺陷。重要的改进之一是 增加了几种类型的模型和季节调整诊断方法。它的一个主要特征来自于它的 r e g a r i m a 建模能力，它的r e g a r i m a 建模的使用会提高前推后估计的价值， 同时，通过它的异常值检测能力，帮助改善模型参数估计和对附加的异常值和 水平移动的模型预测。相对x 1 1 a r i m a ，x 一1 2 - a r i m a 项目提供了四个方面 的改进和提高：( 1 ) 可选择季节、交易日、及假日进行调整的的特性，包括对 用户定义的回归自变量估计结果的调整，辅助季节和趋势过滤器选择，及选择 季节趋势一不规则因素的分解。( 2 ) 对各种选项条件下调整的质量和稳定性 作出新诊断。( 3 ) 对具有a r i m a 误差、可选择稳健估计系数的线性回归模型。 进行广泛的时间序列建模和模型选择能力。( 4 ) 提供一个新的易于分批处理数 据量大时间序列能力的用户界面。 x 1 2 - a r i m a 方法是由x 1 2 及a r i m a 方法组合而成，a r m 丛方法的基 本思路：对于非平稳的时间序列，用若干次差分使其成为平稳序列，再将此序 列表示成关于序列直到过去某一点的自回归和关于白噪声的移动平均的组合。 用数学公式表示这样一个a r i m a ( p ，d ，q ) 过程如下： 驴( 口) v 。等口( b ) 口， ( 3 1 ) 其中，t 是原始序列，q 是白噪声序列，b 是后移算子，v 4 一( 1 - b ) a 是d 阶差 分，自回归算予为： 矿( 丑) ；1 一p 一九口2 一啦曰9 ( 3 2 ) 移动平均算子为： 武汉理工大学硕士学位论文 0 ( b ) 1 1 - 岛曰一吼b 2 - b 9 ( 3 3 ) x 1 2 方法的基本思路是这样的：假设时间序列x ，有四部分组成元素；趋势 z ( t r e n d ) 、循环c ( c y c l e ) 、季节s ( s 4 a s o n a l ) 和不规则项( i r r e g u l a r ) 。 为从置中消除季节因素的影响，x 1 2 采用的是移动平均的方法。进一步， 为了改善序列置两端的不对称情况，加拿大统计局对x 一1 2 方法进行了改进，提 出了x _ 1 2 _ a r i m a 方法，也就是在采用x - 1 2 方法前，先使用a r i i 雌模型对序列盖 的两端进行了延伸。 3 3 划分指标类别 3 3 1 先行、一致、滞后指标 经济周期波动特征会在一些经济指标的数据变化中反映出来，在预警体系 中又称警兆指标。根据指标在时序上的差异通常分为先行指标、一致指标和滞 后指标。 先行指标，是指其循环转折点的出现时间稳定地领先于市场总体循环相应 转折点，时间上先于市场整体波动而变化的指标。它之所以能够预测经济景气 走势是因为它与经济活动之间具有因果关系上的领先性。预警就是要在总体循 环出现转折之前做出预报，所以先行指标是预警中最重要的一类指标。 一致指标，是指其循环转折点与市场总体转折点几乎同时出现，在时间上 波动和经济整体一致的指标。这类指标有两个作用：描述当期经济运行所处的 景气状态；通过分析一致指标与先行指标的出现时差，可由先行指标的转折点 估计总体循环转折点出现的时间。 。滞后指标，是指其循环转折点的出现落后于市场总体转折点，波动滞后于 总体经济变化的指标。在预警分析中其主要作用在于确认警情，检验经济循环 过程是否确已超过某个转折点而进入另一个景气状态。 指标选取应注意以下三个原则：( 1 ) 指标跨越的时间尽可能长，一般时间 跨度至少包括5 次循环。( 2 ) 先行指标的峰值比基准循环的峰值先行至少三个 月以上，且这种先行关系比较稳定，不规则现象少；滞后指标的选取与上述标 准相类似；一致指标的峰值与基准循环的峰值的时差保持在前后两个月以内。 ( 3 ) 各个指标的循环与基准循环接近一一对应，且在最近的连续三次循环中， 至少有两次循环的峰值保持先行三个月以上。 武汉理工大