Разработка методов и алгоритмов построения среднесрочных многошаговых прогнозов процессов со структурными сдвигами на основе анализа временных рядов и когнитивного моделирования

Целью работы является разработка моделей, методов и алгоритмов решения задачи среднесрочного многошагового прогнозирования объектов со структурными сдвигами, причиной возникновения которых являются системные изменения и события внешней среды. Актуальность заключается в возрастающей потребности в прогнозах рассматриваемого класса объектов, качество которых можно повысить за счет включения разнородной информации о последствиях влияния событий внешней среды на прогнозируемый объект в количественную модель. В качестве конкретного объекта прогнозирования выбраны цены на сырьевые товары, которые являются характерным представителем обозначенного класса объектов. Проведен обзор основных направлений и подходов к интеграционному прогнозированию нестационарных процессов и сравнительный анализ моделей и методов прогнозирования временных рядов для задачи формирования среднесрочных прогнозов процессов со структурными сдвигами с оценкой их применимости к отдельным этапам решения указанной задачи. Разработана общая схема алгоритма прогноза, включающая построение нечеткой когнитивной карты влияния внешней среды на динамику прогнозируемого объекта, построение модели прогноза на год вперед, комбинированный мониторинг внешней среды и временных рядов в режиме текущих наблюдений, а также коррекцию модели на горизонте прогноза по результатам мониторинга. Общая схема алгоритма определяет основные функциональные блоки решения поставленной в Проекте задачи среднесрочного многошагового прогнозирования. Для реализации функциональных блоков общей схемы алгоритма (1) построена гибридная модель прогнозирования на год вперед с пошаговым разбиением на основе информации нечеткой когнитивной карты и данных временных рядов как результат применения ансамбля многомерных моделей временных рядов и учета причинно-следственных влияний между факторами ситуации и прогнозируемым объектом; (2) разработаны соответствующие алгоритмы построения прогноза, ситуационного и цифрового мониторинга, коррекции прогноза. Разработан экспериментальный полигон, поддерживающий процесс прогнозирования при совместном использовании методов анализа и моделирования на нечеткой когнитивной карте и методов прогнозирования временных рядов. Его назначение – практическое подтверждение работоспособности разрабатываемых в рамках проекта моделей, методов и алгоритмов, верификация необходимой функциональности по всему процессу прогнозирования.