El otro día se informó que el número de nacimientos en Japón en 2023 (cifras preliminares) será de 758.631, el más bajo jamás registrado. El número ha disminuido aproximadamente un 5,1% en comparación con 2022 y la situación es urgente dada la disminución de la tasa de natalidad. Sin embargo, en comparación con las predicciones basadas en datos anteriores, se puede ver positivamente que este nivel de disminución fue suficiente para mantener las cosas bajo control.
En este blog, presentaremos las respuestas a la predicción del número de nacimientos en 2023 utilizando el modelo ARIMA, que se realizó en la misma época el año pasado, y la predicción del número de nacimientos en 2024 utilizando un modelo de series de tiempo.
¿Cuán precisa fue la cantidad de nacimientos en 2023 predicha por el modelo ARIMA en la misma época del año pasado?
Casi por la misma época del año pasado (2023), escribí un blog sobre la predicción del número de nacimientos en 2023 aplicando el modelo ARIMA a los datos sobre el número de nacimientos (mensuales) hasta 2022. El Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar acaba de publicar el número mensual de nacimientos para 2023, así que revisemos sus respuestas.
Número publicado de nacimientos en 2023 (valor real): 758.631 personas
Número previsto de nacimientos en 2023 pronosticados por el modelo ARIMA: 745,468 personas
Sorprendentemente, el modelo ARIMA predijo de manera aún más pesimista. El número real de nacimientos (medidas reales) fue aproximadamente 13.000 más que el valor previsto.
La siguiente figura compara los valores medidos reales mensuales (puntos) y los valores pronosticados por el modelo ARIMA (línea roja).
Si observa el gráfico, puede ver que las predicciones realizadas por el modelo ARIMA son relativamente precisas de enero a abril. Sin embargo, a partir de mayo hay cada vez más meses en los que existe una gran discrepancia entre el valor medido real y el valor previsto. En particular, el número de nacimientos en mayo, junio, julio, noviembre y diciembre fue significativamente mayor de lo esperado.
Una de las razones por las que el número de nacimientos ha disminuido significativamente en los últimos años es la propagación del nuevo coronavirus. Si nos remontamos unos 10 meses, desde mayo de 2023 hasta julio de 2022, este puede ser el momento en el que la idea de la convivencia como contramedida contra el nuevo coronavirus empiece a arraigar.
Predecir el número de nacimientos en 2024 utilizando el modelo de series temporales de JMP
Veamos las tendencias en el número de nacimientos durante el período de 10 años comprendido entre 2014 y 2023. La siguiente línea muestra el número de nacimientos por mes, pero hemos agregado una línea azul suave.
Estos datos muestran que el número de nacimientos sigue una clara tendencia a la baja y se espera una nueva disminución a partir de 2024.
En JMP, además del modelo ARIMA, puede ajustar un modelo de suavizado del espacio de estados utilizando una plataforma llamada [Predicción de series temporales] como método de predicción/ajuste de modelos para datos de series temporales.
Permítanme explicarles brevemente este modelo.
En el análisis de series de tiempo, la idea es desglosar los datos de la serie de tiempo (Y: serie original) que son objeto de análisis en factores de tendencia (T), factores estacionales (S) y factores de error (E).
Un modelo de suavizado del espacio de estados es un modelo definido en base a estos factores de tendencia (T), factores estacionales (S) y factores de error (E).
Sin embargo, existen varios modelos posibles para representar la serie original Y usando T, S y E, dependiendo de si los factores se suman (aditivo) o se multiplican (multiplicativo), como se muestra a continuación.
Y = T + S + E
Y = (T*S)*E
Y = (T+S) *E
・・・
・・・
JMP puede ajustarse a un total de 30 tipos de modelos (=2 x 5 x 3) a la vez combinando variaciones de error (2 tipos), tendencia (5 tipos) y estacional (3 tipos), como se muestra a continuación.De forma predeterminada, se ajustan 19 de estos modelos y se selecciona el mejor modelo utilizando las métricas de evaluación del modelo.
La predicción del número de nacimientos en 2024 utilizando el método de suavizado del espacio de estados se realiza en los dos pasos siguientes.
Paso 1. Determinar el mejor modelo
- Aplicar los 19 modelos mostrados arriba usando 2014 a 2022 como datos de entrenamiento.
- Utilizando 2023 como datos de validación (pendientes), determinar el modelo óptimo utilizando estadísticas para evaluar el ajuste (RMSE).
Paso 2. Utilice el modelo determinado para predecir el año 2024.
El modelo óptimo determinado en el paso 1 se aplica a los datos de 2014 a 2023 para predecir 2024.
Al realizar lo anterior en la plataforma [Pronóstico de series temporales], verifique la "Configuración de pronóstico".
NAhead especifica hasta qué punto se deben predecir los datos actuales. En este ejemplo, estamos pronosticando de enero a diciembre de 2024 utilizando datos hasta 2023, por lo que el pronóstico es a partir del 12.
Para el período , ingrese el período esperado para esta serie temporal. Como son datos mensuales, ingrese 12.
Para el método de selección del modelo , seleccionamos "RMSE" como método de evaluación para el "rendimiento de predicción". NHoldBack ingresa la cantidad de datos que se utilizarán como datos de validación. En este ejemplo, trataremos el período de enero a diciembre de 2023 como datos de validación, así que ingrese 12.
Haga clic en el botón Ejecutar para ajustar 19 modelos y calcular el RMSE (estadística de referencia) para cada uno.
En este ejemplo, el modelo con el RMSE más pequeño es "MAM (período = 12)", por lo que este modelo se considera el modelo óptimo.
Por cierto, MAM indica que el error es multiplicativo, la tendencia es aditiva y la temporada es multiplicativa.
Este es el resultado de predecir el número de nacimientos en 2024 utilizando el modelo óptimo. La parte verde del lado derecho de la figura predice el número de nacimientos por mes en 2024.
La siguiente tabla resume la predicción del número de nacimientos en 2024 utilizando el suavizado del espacio de estados obtenido siguiendo estos pasos, y la predicción utilizando el modelo ARIMA obtenido siguiendo los mismos pasos.
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modelo
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2024Previsión de nacimientos en 2020
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suavizado del espacio de estados
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726.440 personas
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ARIMA
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729.368 personas
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Ambos modelos predicen que el número de nacimientos en 2024 estará en el rango de 720.000. Se predice que el número de nacimientos disminuirá aún más, pero esto es sólo una predicción basada en el número de nacimientos anteriores.
Actualmente, muchos factores positivos están entrelazados, incluida la eliminación de las restricciones de movimiento debido al coronavirus, el fortalecimiento de las políticas gubernamentales de apoyo al cuidado infantil y la mejora de las condiciones económicas. Creo que hay muchas posibilidades de que estos factores tengan éxito y que el número de nacimientos en 2024 supere las predicciones.
por Naohiro Masukawa (JMP Japón)
Naohiro Masukawa - Comunidad de usuarios de JMP
