L'autre jour, il a été annoncé que le nombre de naissances au Japon en 2023 (chiffres préliminaires) serait de 758 631, le plus bas jamais enregistré. Ce nombre a diminué d’environ 5,1 % par rapport à 2022, et la situation est urgente en raison de la baisse du taux de natalité. Toutefois, si l’on compare les prévisions basées sur les données passées, on peut constater positivement que ce niveau de déclin a été suffisant pour garder la situation sous contrôle.
Dans ce blog, nous présenterons les réponses à la prédiction du nombre de naissances en 2023 à l'aide du modèle ARIMA, qui a été réalisée à la même époque l'année dernière, et à la prédiction du nombre de naissances en 2024 à l'aide d'un modèle de séries chronologiques.
Quelle était la précision du nombre de naissances en 2023 prédit par le modèle ARIMA à la même époque l’année dernière ?
À peu près à la même époque l'année dernière (2023), j'ai écrit un blog sur la prévision du nombre de naissances en 2023 en appliquant le modèle ARIMA aux données sur le nombre de naissances (mensuel) jusqu'en 2022. Le ministère de la Santé, du Travail et de la Protection sociale vient de publier le nombre mensuel de naissances pour 2023, vérifions donc vos réponses.
Nombre de naissances publié en 2023 (valeur réelle) : 758 631 personnes
Nombre de naissances prévu en 2023 prévu par le modèle ARIMA : 745 468 personnes
Étonnamment, le modèle ARIMA prédit de manière encore plus pessimiste. Le nombre réel de naissances (mesures réelles) était d'environ 13 000 de plus que la valeur prévue.
La figure ci-dessous compare les valeurs mesurées mensuellement réelles (points) et les valeurs prédites par le modèle ARIMA (ligne rouge).
En regardant le graphique, vous pouvez constater que les prédictions faites par le modèle ARIMA sont relativement précises de janvier à avril. Cependant, à partir du mois de mai, il y a de plus en plus de mois au cours desquels il existe un écart important entre la valeur réelle mesurée et la valeur prévue. En particulier, le nombre de naissances en mai, juin, juillet, novembre et décembre a été nettement plus élevé que prévu.
L’une des raisons pour lesquelles le nombre de naissances a considérablement diminué ces dernières années est la propagation du nouveau coronavirus. Si l’on remonte environ 10 mois en arrière, de mai 2023 à juillet 2022, c’est peut-être le moment où l’idée de coexistence comme contre-mesure contre le nouveau coronavirus a commencé à prendre racine.
Prédire le nombre de naissances en 2024 à l’aide du modèle de séries chronologiques de JMP
Regardons l'évolution du nombre de naissances sur la période de 10 ans allant de 2014 à 2023. La ligne ci-dessous montre le nombre de naissances par mois, mais nous avons ajouté une ligne bleue lisse.
Ces données montrent que le nombre de naissances suit clairement une tendance à la baisse et qu’une nouvelle baisse du nombre de naissances est attendue à partir de 2024.
Dans JMP, en plus du modèle ARIMA, vous pouvez ajuster un modèle de lissage de l'espace d'états à l'aide d'une plateforme appelée [Time Series Prediction] comme méthode d'ajustement/prédiction de modèle pour les données de séries chronologiques.
Permettez-moi d'expliquer brièvement ce modèle.
Dans l'analyse des séries chronologiques, l'idée est de décomposer les données de séries chronologiques (Y : série originale) qui font l'objet de l'analyse en facteurs de tendance (T), facteurs saisonniers (S) et facteurs d'erreur (E).
Un modèle de lissage de l'espace d'état est un modèle défini sur la base de ces facteurs de tendance (T), facteurs saisonniers (S) et facteurs d'erreur (E).
Cependant, il existe différents modèles possibles pour représenter la série originale Y à l'aide de T, S et E, selon que les facteurs sont ajoutés (additifs) ou multipliés (multiplicatifs), comme indiqué ci-dessous.
Y = T + S + E
Y = (T*S)*E
Y = (T+S) *E
・・・
・・・
JMP peut adapter un total de 30 types de modèles (=2 x 5 x 3) à la fois en combinant les variations d'erreur (2 types), de tendance (5 types) et de saison (3 types), comme indiqué ci-dessous. Masu.Par défaut, 19 de ces modèles sont ajustés et le meilleur modèle est sélectionné à l'aide des métriques d'évaluation du modèle.
La prévision du nombre de naissances en 2024 à l’aide de la méthode de lissage de l’espace d’états s’effectue en deux étapes suivantes.
Étape 1. Déterminez le meilleur modèle
- Appliquer les 19 modèles présentés ci-dessus en utilisant les années 2014 à 2022 comme données de formation.
- En utilisant 2023 comme données de validation (en attente), déterminer le modèle optimal à l'aide de statistiques d'évaluation de l'ajustement (RMSE).
Étape 2. Utiliser le modèle déterminé pour prédire 2024
Le modèle optimal déterminé à l’étape 1 est appliqué aux données de 2014 à 2023 pour prédire 2024.
Lorsque vous effectuez ce qui précède sur la plateforme [Time Series Forecasting], vérifiez les « Paramètres de prévision ».
NAhead spécifie jusqu'où les données actuelles doivent être prédites. Dans cet exemple, nous prévoyons de janvier à décembre 2024 en utilisant des données allant jusqu'en 2023, la prévision est donc à partir du 12.
Pour la période , saisissez la période prévue pour cette série chronologique. Puisqu'il s'agit de données mensuelles, entrez 12.
Pour la méthode de sélection du modèle , nous sélectionnons « RMSE » comme méthode d'évaluation des « performances de prévision ». NHoldBack saisit le nombre de données à utiliser comme données de validation. Dans cet exemple, nous traiterons la période de janvier à décembre 2023 comme données de validation, saisissez donc 12.
Cliquez sur le bouton Exécuter pour ajuster 19 modèles et calculer le RMSE (statistique de référence) pour chacun.
Dans cet exemple, le modèle avec le RMSE le plus petit est « MAM (période = 12) », ce modèle est donc considéré comme le modèle optimal.
À propos, MAM indique que l'erreur est multiplicative, la tendance est additive et la saison est multiplicative.
C’est le résultat de la prévision du nombre de naissances en 2024 à l’aide du modèle optimal. La partie verte à droite de la figure prédit le nombre de naissances par mois en 2024.
Le tableau ci-dessous résume la prédiction du nombre de naissances en 2024 à l'aide du lissage de l'espace d'état obtenu en suivant ces étapes, et la prédiction à l'aide du modèle ARIMA obtenue en suivant les mêmes étapes.
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modèle
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2024Prévision des naissances en 2020
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lissage de l'espace d'état
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726 440 personnes
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ARIMA
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729 368 personnes
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Les deux modèles prévoient que le nombre de naissances en 2024 sera de l’ordre de 720 000. Il est prévu que le nombre de naissances diminuera encore, mais il ne s’agit que d’une prévision basée sur le nombre de naissances passé.
Actuellement, de nombreux facteurs positifs sont étroitement liés, notamment la suppression des restrictions de mouvement dues au coronavirus, le renforcement des politiques gouvernementales de soutien à la garde d’enfants et l’amélioration des conditions économiques. Je pense qu’il y a de fortes chances que ces facteurs réussissent et que le nombre de naissances en 2024 dépasse les prévisions.
par Naohiro Masukawa (JMP Japon)
Naohiro Masukawa - Communauté d'utilisateurs JMP
