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基于支持向量机方法对非平稳时间序列的预测
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O211.67[理学—概率论与数理统计;理学—数学] V328[航空宇航科学与技术—人机与环境工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院大气物理研究所,北京100029, [2]南京信息工程大学大气科学学院,南京210044
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:40505018,90411009)资助的课题.
中文摘要:

目前有关非平稳复杂系统及其在预测中的应用研究是一个较少被人理解并有重大科学意义的前瞻性研究课题.在大气运动中,气候正是一个典型的非平稳系统,但是现有的气候预测理论,包括统计预测理论和非线性预测理论,几乎都无一例外地建立在平稳性假定的基础之上,这有悖于气候过程的基本性质,它有可能是导致气候预测水平低下的重要的理论原因.因此以分析如何降低时间序列非平稳程度作为切入点来研究短期气候预测问题有着重要的理论意义.利用基于“升维”思想的支持向量机方法对时变控制参数条件下Lorenz系统产生的非平稳时间序列以及来自实际气候系统的非平稳时间序列进行预测试验研究.结果表明,基于统计学习理论的支持向量机方法对于非平稳过程存在稳定的预测能力.由于该方法可以通过核函数实现从样本空间到高维特征空间的非线性映射,这样可以理解为通过非线性映射,将低维空间中的非平稳过程映射到高维空间,通过“升维”在一定程度上降低了系统的非平稳程度.

英文摘要:

The nonstationary behaviors of complex system and their applications to the climate prediction present a significant and forward-looking study. Up to now, its importance is not yet well understood. In reality, climate is just a normal nonstationary system. However, almost all the current theories for climate prediction, including the ones in statistics and nonlinear science, are based on one assumption that the process is stationary which is contrary to the nature of the climate process. Probably, this contradictory is an important cause resulting in the climate prediction being at a low reliability level. Therefore, it is theoretically important in climate prediction to start with how to reduce the nonstationary degree of time series. In this paper, support vector machine (SVM) method based on an idea of dimension raising is presented to study the time series prediction analysis, and prediction experiments are performed using some nonstationary time series from the Lorenz model and logistic system with changing control parameter, as well as two realistic climatic time series. The prediction results suggest that the SVM method can perform well in predicting nonstationary time series, which may be due to that the SVM method can map the input space into a higher dimensional feature space through nonlinear mapping and can reduce to some extent the nonstationary degree of the system.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876