Кіріспе
Компьютерлік экономика – күрделі экономикалық мәселелерді шешу үшін есептеу ғылымы мен экономика әдістерін біріктіретін пәраралық ғылыми-зерттеу саласы. Бұл пән экономикалық жүйелерді есептеу арқылы модельдеуді қамтиды. Осы салалардың кейбіреулері ерекше, ал басқалары – экономиканың қалыптасқан салалары, компьютерлер мен оларға байланысты сандық әдістерсіз зерттеу қиынға түсер мәселелерді шешуге және деректерді тиімді талдауға мүмкіндік береді. Эконометрия: параметрлік емес тәсілдер, жартылай параметрлік тәсілдер және машиналық оқыту. Динамикалық жүйелерді модельдеу: оптимизация, динамикалық стохастикалық жалпы тепе-теңдік модельдеу және агенттік модельдеу.
Computational economics is an interdisciplinary research discipline that combines methods in computational science and economics to solve complex economic problems. This subject encompasses computational modeling of economic systems. Some of these areas are unique, while others established areas of economics by allowing robust data analytics and solutions of problems that would be arduous to research without computers and associated numerical methods. Computational methods have been applied in various fields of economics research, including but not limiting to:
Econometrics: Non parametric approaches, semi parametric approaches, and machine learning. Dynamic systems modeling: Optimization, dynamic stochastic general equilibrium modeling, and agent based modeling.
Тарих
Есептеу экономикасы саланың математикалық тұрғыда дамуымен бірге қатар өркендеді. 20-шы ғасырдың басында Ян Тинберген және Рагнар Фриш сияқты пионерлер экономиканы компьютерлендіруді және эконометрияның өсуін ілгерілетуге атсалысты. Эконометрияның жетістіктері нәтижесінде регрессиялық модельдер, гипотезаларды тексеру және басқа да есептеу статистикалық әдістер экономикалық зерттеулерде кеңінен қолданыс тапты. Теориялық жағынан алғанда, күрделі макроэкономикалық модельдер, соның ішінде нақты бизнес айналымы (RBC) моделі және динамикалық стохастикалық жалпы тепе-теңдік (DSGE) модельдері, есептеуге көп сүйенетін сандық шешімдерді әзірлеуге және қолдануға ықпал етті. 21-шы ғасырда есептеу алгоритмдерінің дамуы есептеу әдістерінің экономикалық зерттеулермен байланысуына жаңа мүмкіндіктер ашты. Машиналық оқыту модельдері және агенттік модельдеу сияқты жаңа тәсілдер экономикалық зерттеудің түрлі салаларында белсенді зерттеліп, экономистерге дәстүрлі әдістерден мүлдем өзгеше кеңейтілген құралдар жиынтығын ұсынады.
Агенттерге негізделген модельдеу
Есептеу экономикасы аналитикалық және статистикалық тұрғыдан қалыптастырылған экономикалық мәселелерді шешу үшін компьютерлік модельдеуді қолданады. Осы мақсаттағы зерттеу бағдарламасы – агенттік негіздегі есептеу экономикасы (ACE), экономикалық процестерді, соның ішінде бүкіл экономиканы өзара әрекеттесетін агенттердің динамикалық жүйелері ретінде есептеу арқылы зерттейді. Осылайша, бұл күрделі бейімделу жүйелері парадигмасының экономикалық нұсқасы болып табылады. Мұндағы "агент" – нақты адамдар емес, "ережелерге сәйкес өзара әрекеттесетін есептеу нысандары". Ойын теориясы саласын қоса алғанда. Модельдеуші белгілеген бастапқы шарттардан бастап, ACE моделі тек агенттердің өзара әрекеттесуі арқылы уақыт өте келе дамиды. Бұл әдістің ғылыми мақсаты – теориялық тұжырымдарды нақты деректермен салыстырып, тәжірибелік негіздемесі бар теориялардың уақыт өте келе жинақталуына жағдай жасау.
Есептеу экономикасындағы машиналық оқыту
Машиналық оқыту модельдері үлкен, күрделі және құрылымдалмаған деректер жиынтығын шешуге арналған әдіс ұсынады. Деректерді өңдеу және статистикалық талдауда ядролық әдіс және кездейсоқ орман сияқты түрлі машиналық оқыту әдістері жасалған және қолданылған. Бұл модельдер STAR әдісі сияқты дәстүрлі статистикалық модельдерге қарағанда жоғары сыныптама, болжам жасау мүмкіндіктері және икемділік береді. Мәселен, себептік машиналық оқыту және себептік ағаш сияқты басқа әдістер де тұжырымдамалық тестілеуді қоса, ерекше артықшылықтар ұсынады. Экономикалық зерттеулерде машиналық оқыту құралдарын пайдаланудың маңызды артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Экономикада модель бірден таңдалып, талданады. Экономикалық зерттеушілер принциптерге негізделген модельді таңдайды, содан кейін деректермен модельді сынап/талдайды, одан кейін басқа модельдермен салыстырып тексереді. Ал машиналық оқыту модельдері құрастыру (tuning) эффектілерін енгізеді. Модель эмпирикалық талдау жүргізген кезде, бір мезгілде түрлі модельдерді сынап, бағалайды және салыстырады. Бұл процесте дәстүрлі әдістерге қарағанда сенімдірек нәтижелер алуға болады. Дәстүрлі экономика қолданыстағы принциптерге сүйене отырып деректерді ішінара қалыпқа келтіреді, ал машиналық оқыту модельге сәйкес келудің оң/эмпирикалық тәсілдерін ұсынады. Машиналық оқыту сыныптамалау, болжам жасау және сәйкес келуді бағалауда өте жақсы болғанымен, көптеген модельдерде экономикалық зерттеушілерді қызықтыратын статистикалық тұжырымдама жасау мүмкіндігі шектеулі. Машиналық оқыту модельдерінің шектеулері экономистерге қазіргі эмпирикалық зерттеулердің маңызды бөлігі болып табылатын берік, статистикалық себептік тұжырымдама үшін стратегияларды әзірлеу қажеттігін көрсетеді. Мысалы, экономикалық зерттеушілер машиналық оқыту алгоритмдерінде дұрыс көрсетілмеген шатастырушы факторларды, сенімділік интервалдарын және басқа да параметрлерді анықтауға тырысады. Машиналық оқыту күрделі гетерогенді экономикалық модельдерді жасауға көмектеседі. Дәстүрлі гетерогенді модельдерге үлкен есептеу жұмыстары қажет болды. Гетерогендік – талғамдар, сенімдер, қабілеттер, дағдылар немесе шектеулер арасындағы айырмашылықтар болуы мүмкін болғандықтан, гетерогенді модельді оңтайландыру біртектік тәсілге (типілік агент) қарағанда қиын. Қайта оқыту және терең оқытуды дамыту гетерогендік талдаудың күрделілігін азайтып, экономикадағы агенттердің мінез-құлқын жақсы көрсететін модельдер құруға мүмкіндік береді. Есептеу экономикасы саласында нейрондық желілерді қабылдау және терең оқытуды енгізу деректерді тазалау және талдау жұмысын азайтады, үлкен көлемдегі деректерді талдаудың уақытын және құнын төмендетеді, сондай-ақ зерттеушілерге деректерді үлкен көлемде жинауға және талдауға мүмкіндік береді. Бұл экономикалық зерттеушілерді жаңа модельдеу әдістерін зерттеуге ынталандырады. Сонымен қатар, деректерді талдауға төмендетілген назар зерттеушілерге себептік тұжырымдама, шатастырушы айнымалылар және модельдің реализмі сияқты мәселелерге көбірек назар аударуға мүмкіндік береді. Тиісті басшылықпен машиналық оқыту модельдері үлкен көлемдегі эмпирикалық деректерді талдау және есептеу арқылы нақты және қолданылатын экономиканы дамыту процесін жеделдете алады.
Динамикалық стохастикалық жалпы тепе-теңдік (DSGE) моделі
Макроэкономикалық зерттеулерде экономикалық құбылуларды модельдеу және саясат өзгерістерінің әсерін бағалау үшін динамикалық модельдеу әдістері жиі қолданылады. DSGE – есептеу техникасы мен шешімдеріне көп көмектесетін динамикалық модельдердің бір түрі. DSGE модельдері нақты әлем экономикасының сипаттамаларын уақыт бойынша белгісіздік ортасында қамтитын микроэкономикалық принциптерді пайдаланады. Өзінің күрделілігіне байланысты, DSGE модельдерін талдау қиын, сондықтан олар көбінесе компьютерлік бағдарламалар арқылы сандық түрде іске асырылады. DSGE модельдерінің басты артықшылығы – олар агенттердің динамикалық таңдауларын икемді түрде бағалауға мүмкіндік береді. Дегенмен, көптеген ғалымдар DSGE модельдерін шындыққа сай келмейтін, қарапайым болжамдарға сүйенгені үшін сынайды.
Есептеу құралдары мен бағдарламалау тілдері
Экономикалық зерттеулерде есептеу құралдарын қолдану ұзақ жылдар бойы қалыпты жағдай және негіз болып келді. Экономикадағы есептеу құралдары әртүрлі матрицалық операцияларды (мысалы, матрицаны кері қайтару) және сызықтық және сызықтық емес теңдеулер жүйесін шешуді жеңілдететін түрлі компьютерлік бағдарламалық қамтамаларды қамтиды. Экономикалық зерттеулерде деректерді талдау және модельдеу мақсатында әртүрлі бағдарламалау тілдері пайдаланылады. Эсептеу экономикасы зерттеуінде қолданылатын негізгі бағдарламалау тілдеріне C++, MATLAB, Julia, Python, R және Stata жатады. Бұл бағдарламалау тілдерінің арасында C++ компиляцияланған тіл болғандықтан ең жылдам жұмыс істейді, ал Python интерпретацияланған тіл ретінде ең баяу. MATLAB, Julia және R өнімділік пен түсіндірілу арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз етеді. Статистикалық талдаудың алғашқы бағдарламалық жасақтамасы ретінде Stata ең дәстүрлі бағдарламалау тілінің нұсқасы болды. Экономистер Stata-ны оның кең мүмкіндіктері, дәлдігі, икемділігі және қайталанатындығы үшін ең танымал статистикалық талдау бағдарламаларының бірі деп мойындады.
Журналдар
Төмендегі журналдар есептеу экономикасы саласындағы мамандандырылған басылымдар: ACM Transactions on Economics and Computation, Computational Economics, Journal of Economic Dynamics and Control және Journal of Economic Interaction and Coordination.