В данной работе мы оцениваем возможность применения нейронных сетей долгой краткосрочной памяти (Long Short-Term Memory, LSTM) для задач экономического прогнозирования. Мы сравниваем качество краткосрочных прогнозов валовой добавленной стоимости отраслей промышленности, полученных при использовании LSTM-модели и бенчмарков: модели случайного блуждания, интегрированной модели авторегрессии скользящего среднего и приближенной динамической факторной модели. По сравнению с другими моделями LSTM показывает меньшую среднюю абсолютную ошибку прогноза в 16 из 18 случаев и меньшую среднеквадратическую ошибку - в 13 из 18 случаев.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Экономика
Актуальность исследования обусловлена необходимостью поиска более точных и надежных методов прогнозирования в условиях высокой нео - пределенности. Одной из основных задач макроэкономического анализа является извлечение надежных сигналов из высокочастотных индикаторов, чтобы ключе - вые экономические агенты смогли принять обоснованные и взвешенные решения. От решений центральных банков по денежно-кредитной политике (ДКП) напрямую зависят последующие действия хозяйствующих субъектов и в целом уровень общественного благосостояния, так как изменения в ДКП связаны с потреблением, инвестициями, спросом на товары и услуги и т. д
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Алжеев А. В., Кочкаров Р. А. Сравнительный анализ прогнозных моделей ARIMA и LSTM на примере акций российских компаний // Финансы: теория и практика. - 2020. - № 1. - С. 14-23. EDN: GVSFYC
Alzheev, A. V. and Kochkarov, R. A. (2020). Comparative Analysis of ARIMA and LSTM Predictive Models: Evidence from Russian Stocks. Finance: Theory and Practice, 24(1), pp. 14-23. (In Russian). EDN: GVSFYC
2. Поршаков А. С., Пономаренко А. А., Синяков А. А. Оценка и прогнозирование ВВП России с помощью динамической факторной модели // Журнал Новой экономической ассоциации. - 2016. - № 2. - стр. 60-76. EDN: WFAYXZ
Porshakov, A. S., Ponomarenko, A. A. and Sinyakov, A. A. (2016). Nowcasting and Short-Term Forecasting of Russian GDP with a Dynamic Factor Model. Journal of the New Economic Association, 2, pp. 60-76. (In Russian). EDN: WFAYXZ
3. Akiba T., Sano S., Yanase T., Ohta T., Koyama M. Optuna: A Next-Generation Hyperparameter Optimization Framework // Proceedings of the 25th ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD’19). - New York: Association for Computing Machinery, 2019. - pp. 2623-2631. DOI: 10.1145/3292500.3330701
4. Bai J., Ng S. Determining the Number of Factors in Approximate Factor Models // Econometrica. - 2002. - Vol. 70(1). - pp. 191-221.
5. De Veaux R. D., Ungar L. H. Multicollinearity: A Tale of Two Nonparametric Regressions // Selecting Models from Data. Lecture Notes in Statistics, Vol. 89. 89 / Cheeseman P., Oldford R. W., eds. - New York: Springer, 1994. - pp. 393-402.
6. Dzhunkeev U. Forecasting Inflation in Russia Using Gradient Boosting and Neural Networks // Russian Journal of Money and Finance. - 2024. - Vol. 83(1). - pp. 53-76. EDN: IANEFK
7. Hochreiter S., Bengio Y., Frasconi P., Schmidhuber J. Gradient Flow in Recurrent Nets: The Difficulty of Learning Long-Term Dependencies // A Field Guide to Dynamical Recurrent Neural Networks / Kremer S. C., Kolen J. F., eds. - IEEE Press, 2001.
8. Hochreiter S., Schmidhuber J. Long Short-Term Memory // Neural Computation. - 1997. - Vol. 9(1). - pp. 1735-1780.
9. Hopfield J. J. Neural Networks and Physical Systems with Emergent Collective Computational Abilities // Proceedings of National Academy of Sciences. - 1982. - Vol. 79(8). - pp. 2554-2558. DOI: 10.1073/pnas.79.8.2554
10. Hopp D. Benchmarking Econometric and Machine Learning Methodologies in Nowcasting // United Nations Conference on Trade and Development (UNCTAD) Research Paper. - 2022a. - N 83. EDN: ZCHBZA
11. Hopp D. Economic Nowcasting with Long Short-Term Memory Artificial Neural Networks (LSTM) // Journal of Official Statistics. - 2022b. - Vol. 38(3). - pp. 847-873.
12. Hopp D. nowcast_lstm [Code for Running LSTM Neural Networks on Economic Data for Nowcasting]. Github.com. - 2020. URL: https://github.com/dhopp1/nowcast_lstm.
13. Hopp D., Cantú F. nowcastDFM [Code for Dynamic Factor Models (DFM) in R].Github.com. - 2020. URL: https://github.com/dhopp1/nowcastDFM.
14. Hyndman R. J., Khandakar Y. Automatic Time Series Forecasting: The Forecast Package for R // Journal of Statistical Software. - 2008. - Vol. 27(3). - pp. 1-22. DOI: 10.18637/jss.v027.i03
15. LeCun Y. A., Bottou L., Orr G. B., Müller K. R. Efficient BackProp // Neural Networks: Tricks of the Trade. Lecture Notes in Computer Science, Vol. 1524 / Orr G. B., Müller K. R., eds. - Berlin, Heidelberg: Springer, 1998. - pp. 9-50. DOI: 10.1007/3-540-49430-8_2
16. Loermann J., Maas B. Nowcasting US GDP with Artificial Neural Networks // MRPA Paper. - 2019. - N 95459.
17. Longo L., Riccaboni M., Rungi A. A Neural Network Ensemble Approach for GDP Forecasting // Journal of Economic Dynamics and Control. - 2022. - Vol. 134. - Article 104278. DOI: 10.1016/j.jedc.2021.104278 EDN: ZRZMJW
18. McCulloch W. S., Pitts W. A Logical Calculus of the Ideas Immanent in Nervous Activity // Bulletin of Mathematical Biophysics. - 1943. - Vol. 5. - pp. 115-133.
19. Olah C. Understanding LSTM Networks. Colah’s Blog. - 2015. - 27 August. URL: https://colah.github.io/posts/2015-08-Understanding-LSTMs.
20. Pavlov E. Forecasting Inflation in Russia Using Neural Networks // Russian Journal of Money and Finance. - 2020. - Vol. 79(1). - pp. 57-73. EDN: BUPVFE
21. Shams M. Y., Tarek Z., El-Kenawy El-S. M., Eid M. M., Elshewey A. M. Predicting Gross Domestic Product (GDP) Using a PC-LSTM-RNN Model in Urban Profiling Areas // Computational Urban Science. - 2024. - Vol. 47. - Article 3. DOI: 10.1007/s43762-024-00116-2 EDN: AYHPXD
22. Sutskever I., Vinyals O., Le Quoc V. Sequence to Sequence Learning with Neural Networks. - arXiv Preprint. - 2014. - arXiv:1409.3215. DOI: 10.48550/arXiv.1409.3215
Выпуск
Другие статьи выпуска
В статье представлена методика, решающая актуальную задачу оценки кредитного риска при различной корреляции дефолтов (Basel Committee on Banking Supervision, 2001, p. 2). В методике преодолевается так называемая проблема «черного ящика», характерная в том числе для моделей переключения режимов Маркова и авторегрессии с условной гетероскедастичностью, отсутствуют нереалистичные допущения об однородности кредитного портфеля, как в аналитическом подходе к расчету стоимости под риском (Value-at-Risk, VaR), а также используются различные типы стресс-тестирования в соответствии с требованиями Банка России. Возможные области применения методики включают внутренние процедуры оценки достаточности капитала, надзорное стресс-тестирование, планы восстановления финансовой устойчивости, оценку кредитного риска на основе внутренних рейтингов. Разработанные подходы интегрированы в систему риск-менеджмента одного из крупнейших российских банков.
В статье предлагается использовать вейвлет-анализ в качестве дополнительного инструмента изучения данных по инфляции. Соответствующий математический аппарат активно применяется в различных сферах деятельности и хорошо зарекомендовал себя при работе с нестационарными сигналами в силу своей информативности и наглядности, приспособленности к исследованиям локальных особенностей. Вейвлеты сканируют наблюдаемый ряд в двухмерной развертке по частоте и времени, что позволяет определить (увидеть), насколько значимо и в какой конкретный момент проявляют себя те или иные группы частотных составляющих, происходят существенные изменения поведения данных. Становится доступным проведение разномасштабного анализа динамики изучаемого процесса, что актуально, так как если резкие скачки, как правило, заметны очень хорошо, то взаимодействие событий на мелких масштабах, перерастающее в крупномасштабные явления, заметить значительно сложнее, и наоборот - сконцентрировавшись только на мелких деталях, можно упустить из виду явления, происходящие на глобальном уровне.
В работе при помощи квантильной регрессии, комбинированной с подходом локальных проекций, исследуется влияние макроэкономических и финансовых факторов на условное распределение российской инфляции и инфляционный риск, то есть вероятность высоких значений ценовых приростов. Показано, что основными предикторами повышения инфляционного риска являются рост номинальной заработной платы и оборота розничной торговли, а также ослабление рубля и спад производства. Кроме того, об интенсификации данного риска могут сигнализировать геополитическая напряженность и уменьшение спреда по облигациям. Выявлено, что эффект переноса динамики валютного курса в потребительские цены проявляется сильнее с ростом уровня инфляции, при этом в условиях высокой инфляции ослабление и укрепление рубля переносятся в цены с разной интенсивностью, большей в первом случае. Ощутимое снижение риска критически высокой инфляции может потребовать от центрального банка комплексных антиинфляционных мер, поскольку влияние роста процентной ставки на инфляционный риск не столь значительно в сравнении с эффектом, оказываемым на среднее значение ценовых приростов
Данная работа посвящена использованию новостных индексов в моделях машинного обучения для прогнозирования инфляции на горизонтах от 1 до 6 месяцев. Новости, с одной стороны, могут формировать ожидания населения и тем самым его поведение, а с другой - содержат информацию, которую сложно учесть в стандартных макропеременных, но которая может значительно повышать точность прогнозов инфляции. Для исследования были собраны экономические новости за девятилетний период с сайта «РИА Новости» и определена тональность каждой новости, после чего все новости разделены методом латентного размещения Дирихле на девять тематических групп. Тональность каждой темы определялась на основе взвешенной по вероятности тональности новостей, относящихся к этой теме. Полученные тематические временные ряды использовались в моделях машинного обучения вместе со стандартными макропеременными. Наиболее точной из рассмотренных в работе моделей оказалась модель долгой краткосрочной памяти (Long Short-Term Memory) с использованием новостных индексов. Наибольший вклад в формирование данной моделью прогноза инфляции внесли индексы тональности новостей по темам «Санкции», «Газовый сектор» и «Экономический рост», а из стандартных макропеременных - уровень заработной платы, индекс производства и цена фьючерсов на нефть марки Brent.
В исследовании предложена авторская методология, позволяющая с помощью сентимент-анализа текстовых данных создать удобный инструмент для измерения динамики доверия к центральному банку. На основе предложенной методологии в работе строится индикатор доверия населения к Банку России за период 2014-2023 гг. и при помощи авторегрессионной модели скользящего среднего с обобщенной авторегрессионной условной гетероскедастичностью в остатках (ARMA-GARCH) с добавлением экзогенных регрессоров анализируется связь доверия с инфляционными ожиданиями. Выявлено, что в краткосрочной перспективе увеличение доверия помогает снижать инфляционные ожидания, повышая эффективность денежно-кредитной политики, но не влияют на волатильность инфляционных ожиданий. Индикатор предлагается использовать при выработке решений по коммуникационной и денежно-кредитной политике Банка России.
Издательство
- Издательство
- БАНК РОССИИ
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 107016, г Москва, Мещанский р-н, ул Неглинная, д 12 к в
- Юр. адрес
- 107016, г Москва, Мещанский р-н, ул Неглинная, д 12 к в
- ФИО
- Набиуллина Эльвира Сахипзадовна (ПРЕДСЕДАТЕЛЬ БАНКА РОССИИ)
- Контактный телефон
- +7 (495) 9747664
- Сайт
- https://cbr.ru/