支持向量機回歸在傳染病預(yù)測中的應(yīng)用研究
本文關(guān)鍵詞:支持向量機回歸在傳染病預(yù)測中的應(yīng)用研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】: 傳染病對人類的威脅是長期而嚴(yán)峻的。預(yù)測可以及早發(fā)現(xiàn)疾病的流行趨勢,為及時、準(zhǔn)確地開展傳染病的預(yù)警奠定了基礎(chǔ),對傳染病的控制工作也意義重大。 受多種因素的影響,傳染病發(fā)病率樣本不僅采集困難,而且總是呈現(xiàn)出不規(guī)則、混沌等非線性特征。而傳統(tǒng)的傳染病預(yù)測模型大多以線性模型為主,難以進行理想的非線性擬和,故迫切需要建立新的預(yù)測模型來開展科學(xué)預(yù)測研究?紤]到支持向量機(SVM)具有小樣本、稀疏性、以及非線性擬合能力強等方面的優(yōu)勢,本文將支持向量機回歸(SVR)引入傳染病預(yù)測,以期開發(fā)出一種性能更加優(yōu)越的傳染病預(yù)測模型,為疾病預(yù)測工作提供新的技術(shù)手段。 首先,本文綜述了傳染病預(yù)測和SVM的研究現(xiàn)狀,以及一些有代表性的傳染病數(shù)學(xué)模型。在對統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論以及相關(guān)的優(yōu)化理論進行回顧的基礎(chǔ)上,從四個方面詳細(xì)描述了SVR模型的基礎(chǔ)知識,并指出了SVM的優(yōu)缺點。 然后,本文針對SVM在實際應(yīng)用中的三點困難,設(shè)計了NSVR預(yù)測模型,目的是獲得更高的學(xué)習(xí)性能和預(yù)測精度。該模型的設(shè)計思路涉及三個主要方面:(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理:C-C方法進行相空間重構(gòu);(2)核函數(shù)的選擇:采用混合核函數(shù)的非線性組合方式;(3)參數(shù)的優(yōu)化:改進了基本的PSO算法。在詳細(xì)描述了NSVR預(yù)測模型建模流程的基礎(chǔ)上,通過仿真實驗證明了該模型的有效性。 最后,考慮到求和自回歸移動平均(ARIMA)模型在處理線性問題上的優(yōu)勢以及SVR在處理非線性問題上的優(yōu)勢,本文借助組合預(yù)測的思想提出了一個新的組合預(yù)測模型ARIMA-NSVR,目的是在提高模型魯棒性的同時,進一步提高模型的泛化能力。在ARIMA-NSVR組合預(yù)測模型建模流程的基礎(chǔ)上,通過仿真實驗證明了該組合模型的有效性。
【關(guān)鍵詞】:傳染病 預(yù)測 支持向量機 支持向量機回歸 求和自回歸移動平均模型
【學(xué)位授予單位】:蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2010
【分類號】:R181.3
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-8
- 第1章 緒論8-15
- 1.1 研究背景8-9
- 1.2 傳染病預(yù)測發(fā)展現(xiàn)狀9-10
- 1.3 支持向量機的提出及研究現(xiàn)狀10-13
- 1.4 研究意義13
- 1.5 主要內(nèi)容及論文組織結(jié)構(gòu)13-15
- 第2章 傳染病預(yù)測模型概述15-23
- 2.1 時間序列模型15-18
- 2.1.1 微分方程模型15-17
- 2.1.2 余弦模型17-18
- 2.2 Markov 模型18-19
- 2.3 灰色預(yù)測模型19-20
- 2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型20-21
- 2.5 傳染病預(yù)測數(shù)學(xué)模型存在的問題及研究趨勢21-22
- 2.6 本章小結(jié)22-23
- 第3章 支持向量機回歸理論基礎(chǔ)23-37
- 3.1 統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論核心內(nèi)容概述23-28
- 3.1.1 期望風(fēng)險和經(jīng)驗風(fēng)險24-25
- 3.1.2 VC 維25-26
- 3.1.3 結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化準(zhǔn)則26-27
- 3.1.4 支持向量機原理27-28
- 3.2 優(yōu)化理論28-29
- 3.3 支持向量機回歸模型29-35
- 3.3.1 損失函數(shù)29-30
- 3.3.2 核函數(shù)30-31
- 3.3.3 支持向量機回歸原理31-35
- 3.3.4 支持向量機回歸算法步驟35
- 3.4 支持向量機的特點35-36
- 3.5 本章小結(jié)36-37
- 第4章 基于NSVR 預(yù)測模型的傳染病預(yù)測37-62
- 4.1 NSVR 預(yù)測模型的設(shè)計思路37-50
- 4.1.1 相空間重構(gòu)38-40
- 4.1.2 核函數(shù)的種類40-41
- 4.1.3 核函數(shù)的組合形式41-44
- 4.1.4 參數(shù)的分析及選擇44-45
- 4.1.5 基于改進PSO 算法的參數(shù)選擇45-50
- 4.2 NSVR 預(yù)測模型的構(gòu)建50-53
- 4.2.1 NSVR 預(yù)測模型建模流程50-51
- 4.2.2 NSVR 預(yù)測模型架構(gòu)圖51-52
- 4.2.3 模型的性能評價標(biāo)準(zhǔn)52-53
- 4.3 預(yù)測仿真實例53-61
- 4.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理53-55
- 4.3.2 實驗過程55-61
- 4.3.3 結(jié)果分析61
- 4.4 本章小結(jié)61-62
- 第5章 基于ARIMA-NSVR 預(yù)測模型的傳染病預(yù)測62-77
- 5.1 ARIMA 基本理論62-68
- 5.1.1 自回歸移動平均(ARMA)模型62-65
- 5.1.2 求和自回歸移動平均(ARIMA)模型65-66
- 5.1.3 季節(jié)性模型66-67
- 5.1.4 模型辨識的基本原則67-68
- 5.2 ARIMA-NSVR 預(yù)測模型68-70
- 5.2.1 ARIMA 時間序列預(yù)測的建模流程68-69
- 5.2.2 ARIMA-NSVR 預(yù)測模型的建模流程69
- 5.2.3 ARIMA-NSVR 預(yù)測模型架構(gòu)圖69-70
- 5.3 預(yù)測仿真實例70-76
- 5.3.1 ARIMA 模型預(yù)測70-73
- 5.3.2 NSVR 模型預(yù)測73-74
- 5.3.3 ARIMA-NSVR 模型組合預(yù)測74-76
- 5.3.4 結(jié)果分析76
- 5.4 本章小結(jié)76-77
- 第6章 總結(jié)與展望77-79
- 6.1 總結(jié)77-78
- 6.2 展望78-79
- 參考文獻79-84
- 攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文與科研項目84-85
- 致謝85-86
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本文編號:418915
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