×

基于全局优化技术的奇异谱分析研究。 (英语) Zbl 1310.90089号

摘要:奇异谱分析最近在广泛的应用中成为一种有吸引力的工具。然而,它的主要机制是在秩约简和Hankel投影之间交替产生对原始时间序列特定成分的近似值,这值得进一步的数学论证。要问的一个重要问题是,与绝对最优解相比,这种简单的装置能提供多好的近似值。本文通过对一般Hankel矩阵的Vandermonde分解,利用其自然参数化,重新研究了这个问题。这样的公式可以将奇异谱分析的概念重新定义为紧可行集上的半线性最小二乘问题,从而可以使用全局优化技术来找到绝对最佳逼近。该框架可能不会立即适用于实际应用,因为全局优化的成本预计会更高,但它确实为比较提供了理论基础。因此,我们的实证结果表明,简单的SSA算法通常足以作为构建探索性模型的便捷工具。更复杂的全局方法可以用作验证或评估近似质量的严格肯定程序的替代方法。

MSC公司:

90C26型 非凸规划,全局优化
90 C59 数学规划中的近似方法和启发式
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Adamjan,V.M.,Arov,D.Z.,Kreĭn,M.G.:无限Hankel矩阵和广义Carathéodory-Fejér和I.Schur问题。Funkcional公司。分析。i Priloíen。2(4), 1-17 (1968) ·Zbl 0174.45203号 ·doi:10.1007/BF01075356
[2] Allen,M.R.,Smith,L.A.:蒙特卡洛SSA:检测有色噪声中的不规则振荡。J.攀登。9, 3372-3404 (1996) ·doi:10.1175/1520-0442(1996)009<3373:MCSDIO>2.0.CO;2
[3] Audet,C.,Dennis Jr,J.E.,Le Digabel,S.:网格自适应直接搜索的全球化策略。计算。最佳方案。申请。46(2),193-215(2010)·Zbl 1190.90204号 ·doi:10.1007/s10589-009-9266-1
[4] Auvergne,M.:奇异值分析应用于脉动恒星的相空间重建。《天体物理学》204、341-348(1988)
[5] Boley,D.L.,Luk,F.T.,Vandevoorde,D.:Hankel矩阵的Vandermonde因式分解。科学计算(香港,1997),第27-39页。新加坡施普林格(1997)·Zbl 0923.65009号
[6] Bowden,C.M.:空间中线性算子的有界性。2633-371(1968年)·doi:10.1002/qua.560020737
[7] P.J.Brockwell,R.A.Davis:时间序列和预测导论,第二版。统计中的斯普林格文本。Springer,纽约(2002年)。doi:10.1007/b97391。带1个CD-ROM(Windows)·Zbl 0994.62085号
[8] Broomhead,D.S.,King,G.P.:从实验数据中提取定性动力学。物理学D 20(2-3),217-236(1986)·Zbl 0603.58040号 ·doi:10.1016/0167-2789(86)90031-X
[9] Chu,M.T.,Funderlic,R.E.,Plemmons,R.J.:结构化低阶近似。线性代数应用。366, 157-172 (2003). 结构化矩阵专题:分析、算法和应用(Cortona,2000)·Zbl 1018.65057号
[10] Danilov,D.,Zhigljavsky,A.E.:时间序列的主要成分:“毛虫”方法。圣彼得堡大学出版社。(俄语)(1997年)·Zbl 0709.62628号
[11] Elsner,J.,Tsonis,A.:奇异谱分析:时间序列分析的新工具。科学语言。纽约阻燃出版社(1996)·Zbl 0900.86003号 ·doi:10.1007/978-1-4757-2514-8
[12] Feldmann,S.,Heinig,G.:块Hankel矩阵的Vandermonde因式分解和规范表示。摘自:《国际线性代数学会第四届会议记录》(鹿特丹,1994年),第241/243卷,第247-278页(1996年)·Zbl 0862.15009号
[13] Fraedrich,K.:估计天气和气候吸引子的维度。J.大气。科学。43(5),419-432(1986)·doi:10.1175/1520-0469(1986)043<0419:ETDOWA>2.0.CO;2
[14] Francis,B.A.:[H_\infty H\]∞控制理论课程,《控制与信息科学讲稿》,第88卷。施普林格,柏林(1987)·Zbl 0624.93003号
[15] Gantmacher,F.R.:矩阵理论。卷。1, 2. K.A.Hirsch翻译。切尔西出版公司,纽约(1959年)·Zbl 0085.01001号
[16] Ghil,M.、Allen,R.M.、Dettinger,M.D.、Ide,K.、Kondrashov,D.、Man,M.E.:气候时间序列的高级光谱方法。地球物理学评论。40(1), 3-1-3-41 (2002) ·doi:10.1029/2000RG000092
[17] Ghil,M.,Taricco,C.:高级光谱分析方法。收录于:Castagnoli G.C.,Provenzale A.(编辑)《日地系统过去和现在的变化:测量、数据分析和理论模型》,国际物理学院恩里科·费米,第133卷,第137-159页。IOS出版社,纽约(1997)·Zbl 1059.90146号
[18] Glover,K.:线性多变量系统的所有最优Hankel-形式近似及其L∞-误差界。《国际期刊控制》39(6),1115-1193(1984)·Zbl 0543.93036号 ·doi:10.1080/00207178408933239
[19] Golyandina,N.,Nekrutkin,V.,Zhigljavsky,A.:时间序列结构分析:SSA和相关技术,统计学和应用概率专著,第90卷。查普曼和霍尔/CRC,佛罗里达州博卡拉顿(2001)·Zbl 0978.62073号
[20] Golyandina,N.,Zhigljavsky,A.:时间序列的奇异谱分析。斯普林格统计简报。柏林施普林格出版社(2013)·Zbl 1276.62053号 ·doi:10.1007/978-3-642-34913-3
[21] Groth,A.,Ghil,M.:多元奇异谱分析和相位同步之路。物理学。版本E 84(036206),1-10(2011)
[22] Hassani,H.:奇异谱分析:方法和比较。数据科学杂志。5(2), 239-257 (2007) ·Zbl 1075.62625号
[23] Hassani,H.:基于最小方差估计的奇异谱分析。非线性分析。真实世界应用。11(3), 2065-2077 (2010) ·Zbl 1188.62278号 ·doi:10.1016/j.nnrwa.20009.05.009
[24] Hassani,H.,Heravi,S.,Zhigljavsky,A.:用奇异谱分析预测欧洲工业生产。国际期刊预测。25(1), 103-118 (2009) ·doi:10.1016/j.ijforecast.2008.09.007
[25] Hassani,H.,Mahmoudvand,R.:多元奇异谱分析:一般观点和新的向量预测方法。《国际能源统计杂志》01(01),55-83(2013)·doi:10.1142/S233568041350051
[26] Hassani,H.,Mahmoudvand,R.,Zokaei,M.:奇异谱分析中的可分性和窗长。C.R.数学。阿卡德。科学。巴黎349(17-18),987-990(2011)·Zbl 1232.62122号 ·doi:10.1016/j.crma.2011.07.012
[27] Hassani,H.,Mahmoudvand,R.,Zokaei,M.,Ghodsi,M.:关于奇异谱分析中信号和噪声之间的可分性。Fluct公司。噪音许可证。11(02), 1250,014 (2012) ·doi:10.1142/S0219477512500149
[28] Hassani,H.,Soofi,A.S.,Zhigljavsky,A.A.:用奇异谱分析预测每日汇率。非线性分析。真实世界应用。11(3), 2023-2034 (2010) ·Zbl 1188.62297号 ·doi:10.1016/j.nonrwa.2009.05.008
[29] Hassani,H.,Thomakos,D.:经济和金融时间序列奇异谱分析综述。统计接口3(3),377-397(2010)·Zbl 1245.91078号 ·doi:10.4310/SII.2010.v3.n3.a11
[30] Haup,R.L.,Haupt,S.E.:实用遗传算法,第2版。Wiley-Interscience[John Wiley&Sons],新泽西州霍博肯(2004)。带1张CD-ROM光盘(Windows)·Zbl 1072.68089号
[31] Hendrix,E.M.T.,G.-Tóth,B.:非线性和全局优化导论,Springer优化及其应用,第37卷。施普林格,纽约(2010)·Zbl 1193.90001号 ·doi:10.1007/978-0-387-88670-1
[32] Hyndman,R.J.,Koehler,A.B.:另一种预测准确性度量方法。国际期刊预测。22(4), 679-688 (2006) ·doi:10.1016/j.ijforecast.2006.03.001
[33] Iohvidov,I.S.:Hankel和Toeplitz矩阵和形式。Birkhäuser马萨诸塞州波士顿(1982)。代数理论,由G.Philip A.Thijsse从俄语翻译,I.Gohberg介绍·Zbl 0493.15018号
[34] Kalman,D.:广义Vandermonde矩阵。数学。Mag.57(1),15-21(1984)·Zbl 0534.15016号 ·doi:10.2307/2690290
[35] Kolda,T.G.,Lewis,R.M.,Torczon,V.:直接搜索优化:一些经典和现代方法的新视角。SIAM修订版45(3),385-482(2003)·Zbl 1059.90146号 ·doi:10.1137/S003614450242889
[36] van Laarhoven,P.J.M.,Aarts,E.H.L.:模拟退火:理论与应用,数学及其应用,第37卷。D.Reidel Publishing Co.,Dordrecht(1987)·Zbl 0643.65028号 ·doi:10.1007/978-94-015-7744-1
[37] Liberti,L.,Maculan,N.(编辑):全局优化,非凸优化及其应用:从理论到实现,第84卷。施普林格,纽约(2006)·邮编1087.90005
[38] Miller,K.S.:复线性最小二乘法。SIAM第15版,706-726(1973)·Zbl 0241.65009号 ·doi:10.1137/1015094
[39] Mineva,A.,Popivanov,D.:基于奇异谱分析的单次试验准备潜力识别方法。《神经科学杂志》。方法68(1),91-99(1996)·doi:10.1016/0165-0270(96)00012-X
[40] Moskvina,V.,Schmidt,K.M.:奇异谱分析中的近似投影仪。SIAM J.矩阵分析。申请24(4),932-942(2003)。电子的·Zbl 1037.15010号 ·doi:10.1137/S0895479801398967
[41] Moskvina,V.,Zhigljavsky,A.:基于奇异谱分析的变点检测算法。Commun公司。统计模拟。计算。32(2), 319-352 (2003) ·Zbl 1075.62625号 ·doi:10.1081/SAC-120017494
[42] Nehari,Z.:关于有界双线性形式。数学年鉴。(2) 65, 153-162 (1957) ·兹比尔0077.10605 ·doi:10.2307/1969670
[43] Pardalos,P.M.,Coleman,T.F.(编辑)全球优化讲座,Fields Institute Communications,第55卷。美国数学学会,普罗维登斯,RI(2009)。摘自:2007年5月11日至12日在安大略省多伦多举行的全球优化:方法和应用研讨会的论文·Zbl 1175.92001年
[44] Pardalos,P.M.,Romeijn,H.E.(编辑):全球优化手册。第2卷,非凸优化及其应用,第62卷。Kluwer学术出版社,多德雷赫特(2002)·兹比尔0991.00017
[45] Park,H.,Zhang,L.,Rosen,J.B.:用结构化总最小范数对Hankel矩阵进行低秩逼近。BIT 39(4),757-779(1999)·Zbl 0944.65043号 ·doi:10.1023/A:1022347425533
[46] Patterson,K.,Hassani,H.,Heravi,S.,Zhigljavsky,A.:实时数据预测修正的多元奇异谱分析。J.应用。《法律总汇》第38(10)、2183-2211页(2011年)·Zbl 1234.49030号 ·doi:10.1080/02664763.2010.545371
[47] 佩勒,V.V.:对汉克尔算子理论的一次探索。在:全纯空间(加州伯克利,1995),数学。科学。Res.Inst.出版物。,第33卷,第65-120页。剑桥大学出版社,剑桥(1998)·Zbl 0998.47016号
[48] 佩勒,V.V.:汉克尔运营商及其应用。施普林格数学专著。施普林格,纽约(2003)·Zbl 1030.47002号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-0-387-21681-2
[49] Pintér,J.:行动中的全局优化,非凸优化及其应用,第6卷。Kluwer学术出版社,Dordrecht(1996)。连续优化和Lipschitz优化:算法、实现和应用·Zbl 0842.90110号
[50] Power,S.C.:Hilbert空间上的Hankel算子,《数学研究笔记》,第64卷。皮特曼(高级出版计划),波士顿,马萨诸塞州(1982年)·Zbl 0489.47011号
[51] Salamon,P.、Sibani,P.和Frost,R.:模拟退火的事实、推测和改进。SIAM数学建模与计算专著。工业和应用数学学会(SIAM),宾夕法尼亚州费城(2002)·Zbl 1070.90137号 ·数字对象标识代码:10.1137/1.9780898718300
[52] Ugray,Z.,Lasdon,L.,Plummer,J.,Glover,F.,Kelly,J.,Martí,R.:分散搜索和局部NLP解算器:全局优化的多部分框架。信息J.计算。19(3), 328-340 (2007) ·Zbl 1241.90093号 ·doi:10.1287/ijoc.1060.0175
[53] Varadi,F.,Ulrich,R.K.,Bertello,L.,Henney,C.J.:通过随机-拉格奇异谱分析搜索噪声中的信号。天体物理学。J.5261052-1061(1999)·数字对象标识代码:10.1086/308028
[54] Vautard,R.,Ghil,M.:非线性动力学中的奇异谱分析,及其在古气候时间序列中的应用。物理D非线性现象。35(3),395-424(1989)·Zbl 0709.62628号 ·doi:10.1016/0167-2789(89)90077-8
[55] Vautard,R.,Yiou,P.,Ghil,M.:奇异谱分析:一个用于简短、有噪声混沌信号的工具包。物理D:非线性现象。58(1-4), 95-126 (1992) ·doi:10.1016/0167-2789(92)90103-T
[56] 医学博士沃斯:简单遗传算法。复杂自适应系统。麻省理工学院出版社,马萨诸塞州剑桥(1999)。基础与理论,布拉德福德之书·Zbl 0952.65048号
[57] Yiou,P.,Sornette,D.,Ghil,M.:数据自适应小波和多尺度奇异谱分析。《物理学D》142(3-4),254-290(2000)·Zbl 0971.62050号 ·doi:10.1016/S0167-2789(00)00045-2
[58] Zhigljavsky,A.:时间序列的奇异谱分析。摘自:Lovric M.(编辑)《国际统计科学百科全书》,第1335-1337页。施普林格(2011)。另请参见http://www.cf.ac.uk/maths/subsites/zhigljavskyaa/r_ssa.html ·Zbl 0603.58040号
[59] Zhigljavsky,A.,Zhilinskas,A.:随机全局优化,Springer优化及其应用,第9卷。施普林格,纽约(2008)·Zbl 1136.90003号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。