L’altro giorno è stato riferito che il numero di nascite in Giappone nel 2023 (dati preliminari) sarà 758.631, il più basso di sempre. Il numero è diminuito di circa il 5,1% rispetto al 2022 e la situazione è urgente visto il calo delle nascite. Tuttavia, se confrontato con le previsioni basate sui dati passati, si può vedere positivamente che questo livello di declino è stato sufficiente per tenere la situazione sotto controllo.
In questo blog presenteremo le risposte alla previsione del numero di nascite nel 2023 utilizzando il modello ARIMA, condotto contemporaneamente l'anno scorso, e alla previsione del numero di nascite nel 2024 utilizzando un modello di serie temporali.
Quanto è stato accurato il numero di nascite nel 2023 previsto dal modello ARIMA nello stesso periodo dell'anno scorso?
Più o meno nello stesso periodo dell'anno scorso (2023), ho scritto un blog sulla previsione del numero di nascite nel 2023 applicando il modello ARIMA ai dati sul numero di nascite (mensili) fino al 2022. Il Ministero della Salute, del Lavoro e del Welfare ha appena pubblicato il numero mensile di nascite per il 2023, quindi controlliamo le tue risposte.
Numero pubblicato di nascite nel 2023 (valore attuale): 758.631 persone
Numero previsto di nascite nel 2023 previsto dal modello ARIMA: 745.468 persone
Sorprendentemente, il modello ARIMA prevedeva in modo ancora più pessimistico. Il numero effettivo di nascite (misurazioni effettive) è stato di circa 13.000 in più rispetto al valore previsto.
La figura seguente mette a confronto i valori misurati effettivi mensili (punti) e i valori previsti dal modello ARIMA (linea rossa).
Osservando il grafico, puoi vedere che le previsioni fatte dal modello ARIMA sono relativamente accurate da gennaio ad aprile. Tuttavia, a partire da maggio, sono sempre più numerosi i mesi in cui si riscontra una grande discrepanza tra il valore effettivamente misurato e il valore previsto. In particolare, il numero delle nascite nei mesi di maggio, giugno, luglio, novembre e dicembre è stato significativamente superiore al previsto.
Uno dei motivi per cui il numero delle nascite è diminuito notevolmente negli ultimi anni è la diffusione del nuovo coronavirus. Se torniamo indietro di circa 10 mesi, da maggio 2023 a luglio 2022, questo potrebbe essere il momento in cui l’idea di convivenza come contromisura contro il nuovo coronavirus ha cominciato a mettere radici.
Previsione del numero di nascite nel 2024 utilizzando il modello di serie temporali di JMP
Vediamo l'andamento del numero delle nascite nel decennio 2014-2023. La linea sottostante mostra il numero di nascite al mese, ma abbiamo aggiunto una linea blu uniforme.
Questi dati mostrano che il numero di nascite segue chiaramente una tendenza al ribasso e si prevede un ulteriore calo del numero di nascite a partire dal 2024.
In JMP, oltre al modello ARIMA, è possibile adattare un modello di livellamento dello spazio degli stati utilizzando una piattaforma denominata [Previsione delle serie temporali] come metodo di adattamento/previsione del modello per i dati delle serie temporali.
Lasciatemi spiegare brevemente questo modello.
Nell'analisi delle serie temporali, l'idea è di scomporre i dati delle serie temporali (Y: serie originale) oggetto di analisi in fattori di tendenza (T), fattori stagionali (S) e fattori di errore (E).
Un modello di livellamento dello spazio degli stati è un modello definito in base a questi fattori di tendenza (T), fattori stagionali (S) e fattori di errore (E).
Tuttavia, esistono vari modelli possibili per esprimere la serie originale Y utilizzando T, S ed E, a seconda che i fattori vengano aggiunti (additivi) o moltiplicati (moltiplicativi), come mostrato di seguito.
Y = T + S + E
Y = (T*S)*E
Y = (T+S) *E
・・・
・・・
JMP può adattare un totale di 30 tipi di modelli (=2 x 5 x 3) contemporaneamente combinando variazioni di errore (2 tipi), tendenza (5 tipi) e stagionale (3 tipi) come mostrato di seguito.Per impostazione predefinita, vengono adattati 19 di questi modelli e il modello migliore viene selezionato utilizzando le metriche di valutazione del modello.
La previsione del numero di nascite nel 2024 utilizzando il metodo di livellamento dello spazio degli stati viene eseguita nei due passaggi seguenti.
Passaggio 1. Determina il modello migliore
- Applicare i 19 modelli sopra indicati utilizzando gli anni dal 2014 al 2022 come dati di addestramento.
- Utilizzando il 2023 come dati di convalida (in attesa), determinare il modello ottimale utilizzando le statistiche per la valutazione dell'idoneità (RMSE).
Passaggio 2. Utilizzare il modello determinato per prevedere il 2024
Il modello ottimale determinato nella fase 1 viene applicato ai dati dal 2014 al 2023 per prevedere il 2024.
Quando si esegue quanto sopra sulla piattaforma [Previsione delle serie temporali], controllare le "Impostazioni di previsione".
NAhead specifica quanto oltre i dati correnti prevedere. In questo esempio, stiamo effettuando una previsione da gennaio a dicembre 2024 utilizzando dati fino al 2023, quindi la previsione è a partire dal 12.
Per il periodo , inserisci il periodo previsto per questa serie temporale. Poiché si tratta di dati mensili, inserire 12.
Per il metodo di selezione del modello , selezioniamo "RMSE" come metodo di valutazione per "prestazioni di previsione". NHoldBack inserisce il numero di dati da utilizzare come dati di convalida. In questo esempio, tratteremo il periodo da gennaio a dicembre 2023 come dati di convalida, quindi inserisci 12.
Fare clic sul pulsante Esegui per adattare 19 modelli e calcolare l'RMSE (statistica di riferimento) per ciascuno.
In questo esempio, il modello con l'RMSE più piccolo è "MAM (periodo = 12)", quindi questo modello è considerato il modello ottimale.
A proposito, MAM indica che l'errore è moltiplicativo, la tendenza è additiva e la stagione è moltiplicativa.
Questo è il risultato della previsione del numero di nascite nel 2024 utilizzando il modello ottimale. La parte verde a destra della figura prevede il numero di nascite al mese nel 2024.
La tabella seguente riassume la previsione del numero di nascite nel 2024 utilizzando il livellamento dello spazio degli stati ottenuto seguendo questi passaggi e la previsione utilizzando il modello ARIMA ottenuto utilizzando gli stessi passaggi.
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modello
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2024Previsioni delle nascite nel 2020
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livellamento dello spazio degli stati
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726.440 persone
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ARIMA
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729.368 persone
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Entrambi i modelli prevedono che il numero di nascite nel 2024 sarà attorno alle 720.000. Si prevede che il numero delle nascite diminuirà ulteriormente, ma questa è solo una previsione basata sul numero di nascite passato.
Attualmente, molti fattori positivi si intrecciano, tra cui la rimozione delle restrizioni di movimento dovute al coronavirus, il rafforzamento delle politiche governative di sostegno all’infanzia e il miglioramento delle condizioni economiche. Credo che ci siano buone probabilità che questi fattori abbiano successo e che il numero di nascite nel 2024 superi le previsioni.
di Naohiro Masukawa (JMP Giappone)
Naohiro Masukawa - Comunità degli utenti JMP
