Кіріспе

Нәтижелерді болжау үшін статистиканы пайдаланатын модельдеу түрі Прогноздық модельдеу нәтижелерді болжау үшін статистиканы пайдаланады. Көп жағдайда болжам жасағысы келетін оқиға болашақта болады, бірақ болжамды модельдеу кез келген белгісіз оқиғаға қолданылуы мүмкін, оның қашан болғанына қарамастан. Мысалы, болжау модельдері қылмысты анықтауға және қылмысқа күдіктілерді анықтау үшін жиі қолданылады. Көптеген жағдайларда модель белгілі бір кіріс деректерінің нәтижелерін болжау үшін анықтау теориясының негізінде таңдалады, мысалы, спам болу ықтималдығын анықтайтын электрондық поштаны беру. Модельдер басқа жиынтыққа жататын мәліметтер жиынтығының ықтималдығын анықтауға тырысуда бір немесе бірнеше жіктеуіштерді пайдалана алады. Мысалы, электрондық пошта спам немесе "хам" (спам емес) екенін анықтау үшін модель қолданылуы мүмкін. Анықтамалық шекараларға байланысты, болжамды модельдеу машиналық оқыту саласына ұқсас немесе көбінесе онымен жапсырылады, өйткені оны көбінесе академиялық немесе ғылыми-зерттеу және даму контекстерінде атайды. Коммерциялық мақсатта қолданылғанда болжамды модельдеуді көбінесе болжамды талдау деп атайды. Прогноздық модельдеу көбінесе себептік модельдеу/талдаумен қарама-қарсы қойылады. Бірінші жағдайда, қызығушылықтың нәтижесін көрсететін көрсеткіштерді немесе проксилерді пайдалану толық қанағаттандыра алады. Соңғысында адам себеп-салдар байланыстарын анықтауға тырысады. Бұл айырмашылық зерттеу әдістері мен статистика саласындағы әдебиеттің өркендеуіне және "корреляция себептілікті білдірмейді" деген жалпы мәлімдемеге жол ашты.

Модельдер

Болжам жасау үшін кез келген статистикалық модельді қолдануға болады. Жалпы алғанда, болжау модельдерінің екі класы бар: параметрлік және параметрлік емес. Үшінші сынып, жартылай параметрлік модельдер, екеуінің де ерекшеліктерін қамтиды. Параметриялық модельдер "негізгі үлестіруді сипаттайтын бір немесе бірнеше популяциялық параметрлерге қатысты нақты болжамдар жасайды". Параметрлік емес модельдер "әдетте құрылым мен тарату нысанының (парамэтрикалық модельдерге қарағанда) аз болжамдарын қамтиды, бірақ әдетте тәуелсіздіктер туралы күшті болжамдарды қамтиды".

Көтерілу моделін жасау

Көтерілу моделдеуі - әрекеттің салдарынан болатын ықтималдықтың өзгеруін модельдеу әдісі. Әдетте бұл - тауарды сатып алу, өнімді көбірек пайдалану немесе келісімшартты қайта жасау сияқты маркетингтік іс-қимыл. Мысалы, клиентті ұстап тұру науқанында сіз онымен байланыс орнатылған жағдайда клиенттің клиент болып қалу ықтималдығының өзгеруін болжауды қалайсыз. Мүмкіндіктің өзгеруінің моделі клиенттерді ұстап тұру кампаниясын ықтималдықтың өзгеруі пайдалы болатын клиенттерге бағыттауға мүмкіндік береді. Бұл бағдарламаны іске асыру кезінде қажетсіз клиенттерді жоғалту немесе оларды жоғалтудан аулақ болуға мүмкіндік береді.

Археология

Археологиядағы болжамды модельдеудің негіздері Гордон Виллидің Перудегі Виру аңғарындағы жұмыс жұмысынан алынған. Толық, интенсивті зерттеулер жүргізілді, содан кейін мәдени қалдықтар мен еңіс пен өсімдіктер сияқты табиғи ерекшеліктер арасындағы covariability анықталды. Сандық әдістердің дамуы және қолданылатын деректердің кеңінен қол жетімділігі 1960-шы жылдары пәннің өсуіне әкелді және 1980-ші жылдардың аяғында әлемдегі ірі жер басқарушылар елеулі жетістіктерге қол жеткізді. Жалпы, археологиядағы болжамды модельдеу - топырақ түрлері, биіктік, еңіс, өсімдіктер, суға жақындық, геология, геоморфология және т.б. және археологиялық ерекшеліктердің болуы сияқты табиғи проксилер арасындағы статистикалық тұрғыдан жарамды себептік немесе ковариативті қатынастарды орнату. Археологиялық зерттеуден өткен жердің осы өлшенетін атрибуттарын талдау арқылы кейде зерттеуге жатпайтын аумақтардың "археологиялық сезімталдығын" сол аймақтардағы табиғи проксилерге негіздеп болжауға болады. Құрама Штаттардағы ірі жер басқарушылар, мысалы, Жерді басқару бюросы (BLM), Қорғаныс департаменті (DOD) және көптеген автомобиль жолдары мен саябақтар агенттіктері осы стратегияны сәтті қолданды. Мәдени ресурстарды басқару жоспарларында болжамды модельдеуді қолдану арқылы олар жерді бұзатын және археологиялық орындарға әсер ететін қызметтерді жоспарлау кезінде дұрыс шешімдер қабылдауға мүмкіндік алады.

Клиенттермен қарым-қатынасты басқару

Прогноздық модельдеу клиенттермен қарым-қатынасты басқаруда және деректерді өндіруде кеңінен қолданылады, бұл клиенттердің белгілі бір іс-әрекетке бару ықтималдығын сипаттайтын клиенттер деңгейіндегі модельдерді жасау үшін қолданылады. Әдетте бұл іс-шаралар сату, маркетинг және клиенттерді ұстап тұрумен байланысты. Мысалы, ұялы байланыс операторы сияқты ірі тұтынушы ұйымының өнімдерді кросс-сату, өнімдерді терең сату (немесе үстеме сату) және айналым үшін болжамды модельдер жиынтығы болады. Сондай-ақ, мұндай ұйымның көтеру моделін қолдана отырып, құтқару моделі болуы енді жиі кездеседі. Бұл стандартты ақауды болжау моделіне қарағанда келісім-шарт кезеңінің соңында клиентті құтқару мүмкіндігінің болжамын жасайды (ауысу ықтималдығының өзгеруі).

Автокөлік сақтандыруы

Прогноздық модельдеу көлік сақтандыруда сақтандырушылардан алынған ақпараттан сақтандырушыларға оқиғалар тәуекелін белгілеу үшін қолданылады. Бұл әдіс пайдалану негізінде сақтандыру шешімдерінде кеңінен қолданылады, онда болжамды модельдер телеметрияға негізделген деректерді пайдаланып, талап ету ықтималдығы үшін болжамды тәуекел моделін жасайды. Автокөлік сақтандырудың қара қорапты болжау модельдері тек GPS немесе акселерометр сенсорларының кірісін пайдаланады. Кейбір модельдерде негізгі телеметриядан тыс, алдын ала болжаудың кең ауқымы бар, соның ішінде жетілдірілген жүргізушілік мінез-құлық, тәуелсіз апат жазбалары, жол тарихы және пайдаланушылардың профильдері, жақсартылған тәуекел модельдерін ұсыну үшін.

Денсаулық сақтау

2009 жылы Parkland Health & Hospital System қайта қабылдау қаупі жоғары науқастарды анықтауға көмектесу үшін болжамды модельдеуді пайдалану үшін электрондық медициналық деректерді талдауға кірісті. Бастапқыда аурухана жүректің қатаң жетіспеушілігімен ауыратын науқастарға бағытталған, бірақ бағдарлама қант диабеті, миокард инфаркты және пневмониямен ауыратын науқастарға да қатысты. 2018 жылы Банерджи және басқалар. Электрондық медициналық жазбадағы еркін мәтіндік клиникалық жазбаларды талдау арқылы пациенттердің қысқа мерзімді өмір сүру ұзақтығын (> 3 ай) бағалау үшін терең оқыту моделін ұсынды, сонымен бірге уақытша сапарлар реттілігін сақтайды. Модель үлкен деректер жиынтығында (10 293 науқас) оқытылды және жеке деректер жиынтығында (1818 науқас) расталды. Ол ROC (ресивердің жұмыс істеу сипаттамасы) қисығының астындағы 0,89-ға тең аумақты құрады. Түсіндіру қабілетін қамтамасыз ету үшін олар модельдің болжауларының негізін дәрігердің түсінуін жақсартуға мүмкіндік беретін интерактивті графикалық құрал әзірледі. PPES Met моделінің жоғары дәлдігі мен түсіндірме қабілеті модельді метастаздық қатерлі ісікпен емдеуді жекелестыру үшін шешімді қолдау құралы ретінде пайдалануға және дәрігерлерге құнды көмек көрсетуге мүмкіндік береді. Бірінші клиникалық болжау моделінің есеп беру нұсқаулары 2015 жылы жарияланды (Трипод) және содан бері жаңартылды. Операция ұзақтығын бағалау үшін болжамды модельдеу қолданылды.

Алгоритмдік сауда

Саудадағы болжамды модельдеу - бұл модельдеу процесі, онда нәтиже ықтималдығы болжаушы айнымалылардың жиынтығын пайдалана отырып болжанады. Прогноздық модельдер қорлар, фьючерстер, валюталар, тауарлар сияқты әртүрлі активтер үшін жасалуы мүмкін. Прогноздық модельдеуді сауда компаниялары стратегиялар мен сауда жасау үшін әлі де кеңінен қолданады. Ол қайталанатын үлгілерді табу үшін баға, көлем, ашық пайыздар және басқа тарихи деректер бойынша көрсеткіштерді бағалау үшін математикалық түрде озық бағдарламалық жасақтаманы пайдаланады.

Сырғауды бақылау жүйелері

Прогноздық модельдер әрбір ықтимал науқанның деректерге негізделген нәтижелерін болжау арқылы жетекші генераторларға бастама береді. Бұл әдіс уақытты үнемдейді және клиенттің ақылды шешім қабылдауына көмектесетін потенциалды соқыр нүктелерді ашып көрсетеді.

Болжамды модельдеудің елеулі сәтсіздіктері

Негізгі болжау модельдеу қауымдастығы кеңінен талқыланбаса да, болжау модельдеуі - бұл бұрын қаржы саласында кеңінен қолданылған әдістеме және кейбір ірі сәтсіздіктер 2007-2008 жылдардағы қаржы дағдарысына ықпал етті. Бұл сәтсіздіктер табиғаты жағынан кері қарайтын модельдерге ғана сүйенудің қауіптілігін көрсетеді. Келесі мысалдар толық тізім емес: S&P, Moody's және Fitch рейтинг деп аталатын дискретті айнымалылар арқылы облигациялардың өтелмеу ықтималдығын өлшейді. Рейтинг ААА-дан D-ге дейінгі дискретті мәндерді қабылдауы мүмкін. Рейтинг қарыз алушыға және тарихи макроэкономикалық деректерге байланысты әртүрлі айнымалыларға негізделген төлемдерді өтеусіз қалдыру тәуекелін болжау болып табылады. Рейтингтік агенттіктер 600 миллиард АҚШ долларын құрайтын ипотекалық кепілдікпен қамтамасыз етілген борыштық облигациялар (CDO) нарығында өз рейтингтерін жеткізе алмады. CDO нарығының барлық дерлік AAA секторы (және рейтингтік агенттіктер супер қауіпсіз инвестицияны білдіретін жаңа рейтингтік рейтингтік рейтингтік рейтингтік агенттіктер) 2008 жылы өте төмен немесе өте төмендеді, олардың көбі бір жылдан аз уақыт бұрын өз рейтингтерін алды. Осы уақытқа дейін тарихи деректерге негізделген акциялар нарығының бағасын болжауға тырысатын статистикалық модельдер ұзақ мерзімді перспективада тұрақты түрде дұрыс болжау жасай алмайды. Бір ерекше естен кетпес сәтсіздік - бұл Long Term Capital Management, бұл қор жоғары білікті сарапшыларды жалдаған, соның ішінде Экономикалық ғылымдар саласындағы Нобель сыйлығының иегері, әр түрлі бағалы қағаздар арасындағы бағалар аражігін болжайтын күрделі статистикалық модельді әзірлеу үшін. Бұл модельдер таңғажайып табыстар әкелді, бірақ кейін үлкен сәтсіздікке ұшырады, ол кездегі Федералды резервтің төрағасы Алан Гринспенді облигациялар нарығының құлдырауының алдын алу үшін Уолл-стрит брокерлерінің құтқару жоспарын құруға мәжбүр етті.

Деректерге сәйкес келетін болжау модельдерінің мүмкін болатын негізгі шектеулері

Тарих болашақты әрқашан да дәл болжап бере алмайды. Болашақты болжау үшін тарихи деректерден алынған қатынастарды пайдалану күрделі жүйеде белгілі бір тұрақты жағдайлар немесе тұрақтылар бар деп болжайды. Бұл жүйе адамдарға қатысты болған кезде әрқашанда кейбір нақтысыздыққа әкеледі. Беймәлімдер - бұл мәселе. Барлық деректер жинақтауында жинақтаушы алдымен деректер жиналатын айнымалылар жиынтығын анықтайды. Алайда, коллектордың айнымалыларды таңдауды қаншалықты кеңінен қарастырғанына қарамастан, әлі қарастырылмаған немесе тіпті анықталмаған, бірақ нәтижеге маңызды жаңа айнымалылар болуы мүмкін. Алгоритмдерді қарсыластықпен жеңуге болады. Алгоритм өлшеудің қабылданған стандартына айналғаннан кейін, оны алгоритмді түсінетін және нәтижелерді алдау немесе манипуляциялау үшін ынталандыруға ие адамдар пайдалана алады. Бұл жоғарыда сипатталған CDO рейтингімен болған жағдай. CDO дилерлері рейтингтік агенттіктердің "қазақша" модельдеріне "белгісіз" болатын айнымалыларды шеберлікпен манипуляциялау арқылы, олар шығарған CDO бойынша AAA немесе супер AAA деңгейіне жету үшін рейтингтік агенттіктердің ұсыныстарын белсенді түрде орындады.