Neulich wurde berichtet, dass die Zahl der Geburten in Japan im Jahr 2023 (vorläufige Zahlen) bei 758.631 liegen wird, dem niedrigsten Stand aller Zeiten. Die Zahl ist im Vergleich zu 2022 um etwa 5,1 % zurückgegangen, und die Situation ist angesichts der sinkenden Geburtenrate dringend. Im Vergleich zu Prognosen, die auf früheren Daten basieren, lässt sich jedoch positiv feststellen, dass dieser Rückgang ausreichte, um die Situation unter Kontrolle zu halten.
In diesem Blog stellen wir die Antworten zur Vorhersage der Geburtenzahl im Jahr 2023 mithilfe des ARIMA-Modells vor, die zur gleichen Zeit im letzten Jahr durchgeführt wurde, und zur Vorhersage der Geburtenzahl im Jahr 2024 mithilfe eines Zeitreihenmodells.
Wie genau wurde die Zahl der Geburten im Jahr 2023 vom ARIMA-Modell zur gleichen Zeit im letzten Jahr vorhergesagt?
Ungefähr zur gleichen Zeit im letzten Jahr (2023) habe ich einen Blog über die Vorhersage der Geburtenzahl im Jahr 2023 geschrieben, indem ich das ARIMA-Modell auf Daten zur Geburtenzahl (monatlich) bis 2022 anwende. Das Ministerium für Gesundheit, Arbeit und Soziales hat gerade die monatliche Geburtenzahl für 2023 veröffentlicht, also schauen wir uns Ihre Antworten an.
Veröffentlichte Zahl der Geburten im Jahr 2023 (tatsächlicher Wert): 758.631 Personen
Voraussichtliche Zahl der Geburten im Jahr 2023, prognostiziert durch das ARIMA-Modell: 745.468 Personen
Überraschenderweise war die Prognose des ARIMA-Modells sogar noch pessimistischer. Die tatsächliche Zahl der Geburten (tatsächliche Messungen) lag etwa 13.000 über dem vorhergesagten Wert.
Die folgende Abbildung vergleicht die monatlichen tatsächlichen Messwerte (Punkte) und die vom ARIMA-Modell vorhergesagten Werte (rote Linie).
Wenn Sie sich die Grafik ansehen, können Sie sehen, dass die Vorhersagen des ARIMA-Modells von Januar bis April relativ genau sind. Allerdings gibt es ab Mai zunehmend Monate, in denen eine große Abweichung zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert und dem prognostizierten Wert besteht. Insbesondere die Zahl der Geburten im Mai, Juni, Juli, November und Dezember war deutlich höher als erwartet.
Einer der Gründe, warum die Zahl der Geburten in den letzten Jahren deutlich zurückgegangen ist, ist die Ausbreitung des neuen Coronavirus. Wenn wir etwa 10 Monate von Mai 2023 bis Juli 2022 zurückblicken, könnte dies die Zeit sein, in der sich die Idee der Koexistenz als Gegenmaßnahme gegen das neue Coronavirus zu etablieren begann.
Vorhersage der Geburtenzahl im Jahr 2024 mithilfe des Zeitreihenmodells von JMP
Schauen wir uns die Entwicklung der Geburtenzahlen im Zehnjahreszeitraum von 2014 bis 2023 an. Die folgende Linie zeigt die Anzahl der Geburten pro Monat, wir haben jedoch eine glatte blaue Linie hinzugefügt.
Diese Daten zeigen, dass die Zahl der Geburten deutlich rückläufig ist und ab 2024 mit einem weiteren Rückgang der Geburtenzahlen zu rechnen ist.
In JMP können Sie zusätzlich zum ARIMA-Modell ein Zustandsraum-Glättungsmodell mithilfe einer Plattform namens [Time Series Prediction] als Modellanpassungs-/Vorhersagemethode für Zeitreihendaten anpassen.
Lassen Sie mich dieses Modell kurz erläutern.
Bei der Zeitreihenanalyse geht es darum, die zu analysierenden Zeitreihendaten (Y: Originalreihe) in Trendfaktoren (T), Saisonfaktoren (S) und Fehlerfaktoren (E) zu zerlegen.
Ein Zustandsraumglättungsmodell ist ein Modell, das auf der Grundlage dieser Trendfaktoren (T), saisonalen Faktoren (S) und Fehlerfaktoren (E) definiert wird.
Es gibt jedoch verschiedene mögliche Modelle, um die ursprüngliche Reihe Y mit T, S und E auszudrücken, je nachdem, ob Faktoren addiert (additiv) oder multipliziert (multiplikativ) werden, wie unten gezeigt. .
Y = T + S + E
Y = (T*S)*E
Y = (T+S) *E
・・・
・・・
JMP kann insgesamt 30 Modelltypen (= 2 x 5 x 3) gleichzeitig anpassen, indem es Variationen von Fehlern (2 Typen), Trends (5 Typen) und saisonalen (3 Typen) kombiniert, wie unten gezeigt. Masu.Standardmäßig werden 19 dieser Modelle angepasst und das beste Modell wird anhand der Modellbewertungsmetriken ausgewählt.
Die Vorhersage der Geburtenzahl im Jahr 2024 mithilfe der State-Space-Glättungsmethode erfolgt in den folgenden zwei Schritten.
Schritt 1. Bestimmen Sie das beste Modell
- Wenden Sie die oben gezeigten 19 Modelle an und verwenden Sie die Jahre 2014 bis 2022 als Trainingsdaten.
- Bestimmen Sie unter Verwendung von 2023 als Validierungsdaten (ausstehend) das optimale Modell mithilfe von Statistiken zur Evaluierung der Passung (RMSE).
Schritt 2. Verwenden Sie das ermittelte Modell, um das Jahr 2024 vorherzusagen
Das in Schritt 1 ermittelte optimale Modell wird auf die Daten von 2014 bis 2023 angewendet, um das Jahr 2024 vorherzusagen.
Wenn Sie die oben genannten Schritte auf der Plattform [Time Series Forecasting] durchführen, überprüfen Sie die „Prognoseeinstellungen“.
NAhead gibt an, wie weit die Vorhersage über die aktuellen Daten hinausgeht. In diesem Beispiel prognostizieren wir den Zeitraum Januar bis Dezember 2024 unter Verwendung von Daten bis 2023, die Prognose bezieht sich also auf den Stand 12.
Geben Sie für den Zeitraum den erwarteten Zeitraum für diese Zeitreihe ein. Da es sich um monatliche Daten handelt, geben Sie 12 ein.
Für die Modellauswahlmethode wählen wir „RMSE“ als Bewertungsmethode für „Vorhersageleistung“. NHoldBack gibt die Anzahl der Daten ein, die als Validierungsdaten verwendet werden sollen. In diesem Beispiel behandeln wir den Zeitraum von Januar bis Dezember 2023 als Validierungsdaten, also geben Sie 12 ein.
Klicken Sie auf die Schaltfläche „Ausführen“, um 19 Modelle anzupassen und den RMSE (Referenzstatistik) für jedes zu berechnen.
In diesem Beispiel ist das Modell mit dem kleinsten RMSE „MAM (Periode = 12)“, daher wird dieses Modell als das optimale Modell angesehen.
Übrigens gibt MAM an, dass der Fehler multiplikativ, der Trend additiv und die Jahreszeit multiplikativ ist.
Dies ist das Ergebnis der Vorhersage der Geburtenzahl im Jahr 2024 mithilfe des optimalen Modells. Der grüne Teil auf der rechten Seite der Abbildung sagt die Zahl der Geburten pro Monat im Jahr 2024 voraus.
Die folgende Tabelle fasst die Vorhersage der Geburtenzahl im Jahr 2024 mithilfe der Zustandsraumglättung zusammen, die durch Befolgen dieser Schritte erhalten wurde, und die Vorhersage mithilfe des ARIMA-Modells, das mithilfe derselben Schritte erhalten wurde.
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Modell
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2024Prognose der Geburten im Jahr 2020
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Zustandsraumglättung
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726.440 Menschen
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ARIMA
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729.368 Menschen
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Beide Modelle gehen davon aus, dass die Zahl der Geburten im Jahr 2024 bei etwa 720.000 liegen wird. Es wird prognostiziert, dass die Zahl der Geburten weiter sinken wird, dies ist jedoch nur eine Prognose, die auf den vergangenen Geburtenzahlen basiert.
Derzeit sind viele positive Faktoren miteinander verknüpft, darunter die Aufhebung der Bewegungseinschränkungen aufgrund des Coronavirus, die Stärkung der staatlichen Unterstützungspolitik für die Kinderbetreuung und die Verbesserung der wirtschaftlichen Bedingungen. Ich glaube, dass die Chancen gut stehen, dass diese Faktoren Erfolg haben und die Geburtenzahlen im Jahr 2024 die Prognosen übertreffen werden.
von Naohiro Masukawa (JMP Japan)
Naohiro Masukawa – JMP-Benutzergemeinschaft
