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Comparative Analysis of ARIMA and NNAR Models for Time Series Forecasting
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作者 Ghadah Alsheheri 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2025年第1期267-280,共14页
This paper presents a comparative study of ARIMA and Neural Network AutoRegressive (NNAR) models for time series forecasting. The study focuses on simulated data generated using ARIMA(1, 1, 0) and applies both models ... This paper presents a comparative study of ARIMA and Neural Network AutoRegressive (NNAR) models for time series forecasting. The study focuses on simulated data generated using ARIMA(1, 1, 0) and applies both models for training and forecasting. Model performance is evaluated using MSE, AIC, and BIC. The models are further applied to neonatal mortality data from Saudi Arabia to assess their predictive capabilities. The results indicate that the NNAR model outperforms ARIMA in both training and forecasting. 展开更多
关键词 Time Series QRIMQ model Neutral Network nnar model
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基于ARIMA与NNAR模型的中国慢性阻塞性肺疾病疾病负担预测研究 被引量:52
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作者 赵创艺 袁空军 +2 位作者 杨媛 周光清 李海燕 《中国全科医学》 CAS 北大核心 2022年第16期1942-1949,共8页
背景中国是慢性阻塞性肺疾病(COPD)疾病负担较为严重的国家之一,COPD已成为中国的第三大致死病因,其在全部疾病伤残调整寿命年(DALYs)排名中位居第三位。基于患病率、死亡率和DALYs率实现对COPD疾病负担的有效预测,可为预防和控制措施... 背景中国是慢性阻塞性肺疾病(COPD)疾病负担较为严重的国家之一,COPD已成为中国的第三大致死病因,其在全部疾病伤残调整寿命年(DALYs)排名中位居第三位。基于患病率、死亡率和DALYs率实现对COPD疾病负担的有效预测,可为预防和控制措施的制定提供理论支持。目的描述和分析1990—2019年中国COPD疾病负担状况及其变化趋势,并预测2020—2024年中国COPD疾病负担,旨在为中国COPD科学防控提供依据。方法于2021年12月,从2019年全球疾病负担(GBD 2019)中提取1990—2019年中国COPD患病率、死亡率及DALYs率等疾病负担指标的数据,采用平均年度变化百分比(AAPC)分析其变化趋势。基于1990—2016年数据(训练集)建立COPD患病率、死亡率及DALYs率的自回归移动平均(ARIMA)模型和神经网络自回归(NNAR)模型,利用2017—2019年数据(测试集)进行模型评价。采用预测值与实际值的相对误差、平均绝对百分误差(MAPE)、平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)比较模型的拟合和预测效果,运用最佳模型预测2020—2024年中国COPD疾病负担。结果1990—2019年:中国全人群COPD患病率从2344.40/10^(5)增长至3175.37/10^(5),年均增长1.04%,男性和女性的COPD患病率平均每年分别增长0.92%和1.13%;中国全人群COPD死亡率由105.09/10^(5)下降至72.94/10^(5),年均降幅为1.29%,男性和女性的COPD死亡率均呈下降趋势,平均每年分别下降0.83%和1.83%;中国全人群DALYs率从2206.55/10^(5)下降至1400.71/10^(5),年均下降1.56%,男性和女性的COPD DALYs率均呈下降趋势,平均每年分别下降1.37%和1.86%。ARIMA和NNAR模型预测值的动态趋势与实际情况基本一致,但ARIMA模型的预测值与实际值相对误差、MAPE、MAE和RMSE更小,预测精度更高。经ARIMA模型预测得到2020—2024年中国COPD患病率分别为3229.77/10^(5)、3262.44/10^(5)、3292.38/10^(5)、3322.31/10^(5)、3352.25/10^(5),死亡率分别为74.50/10^(5)、75.49/10^(5)、76.11/10^(5)、76.50/10^(5)、76.75/10^(5),DALYs率分别为1429.56/10^(5)、1452.07/10^(5)、1469.64/10^(5)、1483.35/10^(5)、1494.05/10^(5)。结论2020—2024年中国COPD疾病负担呈现上升趋势,ARIMA模型在拟合中国COPD疾病负担应用中具有良好的拟合效果和精度,可为COPD疾病负担短期预测提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 肺疾病 慢性阻塞性 疾病负担 患病代价 ARIMA模型 nnar模型 预测
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基于ARIMA与NNAR模型的甘肃省胰腺癌发病趋势预测 被引量:4
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作者 马晨哲 王霄 +2 位作者 杨波 郭继武 李玉民 《现代肿瘤医学》 CAS 2024年第11期2080-2084,共5页
目的:分析2013-2021年甘肃省胰腺癌发病趋势,并对2022-2026年胰腺癌发病趋势进行预测。方法:收集2013-2021年甘肃省胰腺癌发病数据,通过计算年度变化百分比(annual percentage change,APC)和平均年度变化百分比(average annual percenta... 目的:分析2013-2021年甘肃省胰腺癌发病趋势,并对2022-2026年胰腺癌发病趋势进行预测。方法:收集2013-2021年甘肃省胰腺癌发病数据,通过计算年度变化百分比(annual percentage change,APC)和平均年度变化百分比(average annual percentage change,AAPC)分析其变化趋势;构建自回归移动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型和神经网络自回归(neural network autoregression,NNAR)模型,比较两种模型预测精度并预测2022-2026年胰腺癌发病趋势。结果:选择精度更佳的ARIMA模型预测得到2022-2026年甘肃省胰腺癌发病率分别为5.58/10万、6.01/10万、6.44/10万、6.88/10万、7.31/10万。甘肃省胰腺癌发病率在2022-2026年仍保持上升趋势。结论:2022-2026年甘肃省胰腺癌发病率呈现上升趋势,ARIMA模型预测发病趋势具有良好的精度,可以为进一步疾病防控工作提供重要参考依据。 展开更多
关键词 胰腺癌 发病趋势 预测 ARIMA模型 nnar模型
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基于ARIMA与NNAR模型的中国肺癌预测模型构建研究 被引量:6
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作者 苏海霞 杨丹凌 +3 位作者 文立 汤梦莹 宋晓坤 黎燕宁 《广西医科大学学报》 CAS 2023年第1期147-153,共7页
目的:基于1990—2019年中国肺癌流行特征数据预测其2020—2024年的发展趋势,为我国肺癌防控相关策略提供科学参考依据。方法:收集1990—2019年中国肺癌(性别)发病率、(性别)死亡率等指标,采用年估计百分比变化(EAPC)分析其变化趋势;比... 目的:基于1990—2019年中国肺癌流行特征数据预测其2020—2024年的发展趋势,为我国肺癌防控相关策略提供科学参考依据。方法:收集1990—2019年中国肺癌(性别)发病率、(性别)死亡率等指标,采用年估计百分比变化(EAPC)分析其变化趋势;比较自回归求和移动平均(ARIMA)模型和神经网络自回归(NNAR)两种模型预测精度,并预测2020—2024年中国肺癌流行趋势。结果:1990—2019年中国肺癌(性别)发病率、(性别)死亡率、(性别)伤残调整寿命年(DALY)率均随时间呈上升趋势;发病率从21.72/10万增长至58.56/10万(EAPC 3.72%,P<0.001);死亡率从21.65/10万增长至53.23/10万(EAPC3.37%,P<0.001);DALY率从588.07/10万增长至1 204.25/10万(EAPC 2.67%,P<0.001)。ARIMA和NNAR的预测值与实际值基本吻合,ARIMA模型MAPE、MAE、RMSE值更小,预测精度更高。采用ARIMA模型预测得到2020—2024年的发病率为57.67/10万、59.06/10万、60.44/10万、61.83/10万、63.22/10万;死亡率分别为53.26/10万、54.51/10万、55.76/10万、57.02/10万、58.27/10万;DALY率分别为1 191.98/10万、1 211.72/10万、1 231.36/10万、1 250.94/10万、1 270.48/10万。结论:2020—2024年中国肺癌发病、死亡情况仍将加重,ARIMA模型预测中国肺癌流行特征具有较好的精度和预测性能,对肺癌防控策略的制定有指导意义。 展开更多
关键词 肺癌 流行病学 ARIMA模型 nnar模型
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基于四种时间序列模型对西安市食源性疾病发病率预测的应用与比较
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作者 高凡 张辉 +2 位作者 刘冬 张锋 刘萍 《公共卫生与预防医学》 2025年第3期12-16,共5页
目的 比较四种时间序列模型在西安市食源性疾病发病率中的预测应用,旨在为西安市食源性疾病防控提供科学参考。方法 收集2017年7月至2023年12月西安市食源性疾病月度发病率数据,以2017年7月至2023年6月发病率数据为训练集,分别建立季节... 目的 比较四种时间序列模型在西安市食源性疾病发病率中的预测应用,旨在为西安市食源性疾病防控提供科学参考。方法 收集2017年7月至2023年12月西安市食源性疾病月度发病率数据,以2017年7月至2023年6月发病率数据为训练集,分别建立季节性差分自回归移动平均(seasonal autoregressive integrated moving average,SARIMA)模型、Holt-Winters指数平滑模型、神经网络自回归(neural network autoregressive,NNAR)模型和长短期记忆(long short-term memory,LSTM)神经网络模型。以2023年7~12月食源性疾病发病率作为测试集,采用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和平均绝对百分比误差(MAPE)比较模型拟合预测效果。结果 西安市2017年7月至2023年6月食源性疾病月发病率有明显的季节性特征,每年6~8月为发病高峰。SARIMA、Holt-Winters、NNAR模型、LSTM模型预测的RMSE、MAE和MAPE分别为2.88、2.43、23.71%,2.14、1.77、18.06%,3.26、2.77、26.92%和1.63、1.27、12.17%。预测效果最好的为LSTM模型。结论 LSTM模型预测准确度相对最高,可用于西安市食源性疾病发病率的短期预测。 展开更多
关键词 食源性疾病 SARIMA模型 Holt-Winters模型 nnar模型 LSTM模型
原文传递
组合模型与单一模型在HFRS拟合及预测中的效果比较
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作者 刘天 罗银波 +1 位作者 童叶青 赵婧 《公共卫生与预防医学》 2023年第6期44-48,共5页
目的比较组合模型与单一模型在(hemorrhagic fever with renal syndrome,HFRS)拟合及预测中的预测效果,为优化HFRS预测模型提供参考。方法以近年来全国发病率最高的黑龙江省作为研究现场,收集2004—2017年黑龙江省HFRS逐月发病率数据。2... 目的比较组合模型与单一模型在(hemorrhagic fever with renal syndrome,HFRS)拟合及预测中的预测效果,为优化HFRS预测模型提供参考。方法以近年来全国发病率最高的黑龙江省作为研究现场,收集2004—2017年黑龙江省HFRS逐月发病率数据。2004—2016年黑龙江省HFRS逐月发病率作为训练数据,2017年1~12月数据作为测试数据。训练数据分别训练SARIMA、ETS和NNAR模型。利用方差倒数法、粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)分别计算SARIMA、ETS和NNAR模型系数,构建组合模型A、组合模型B。利用建立模型预测2017年1~12月HFRS发病率。5个模型拟合值与训练数据、预测值与测试数据比较,采用平均绝对误差百分比(mean absolute percentage error,MAPE),平均绝对误差(mean absolute error,MAE),均数标准差(root mean squared error,RMSE)和平均误差率(mean error rate,MER)评价模型拟合及预测效果。结果SARIMA最优模型为SARIMA(1,0,2)(2,1,1)12。ETS最优模型为(M,N,M),平滑参数α=0.738,γ=1*10^(-4)。NNAR最优模型为NNAR(13,1,7)12。3个单一模型残差均为白噪声(P>0.05)。组合模型A表达式为y=0.134×y_(SARIMA)+0.162×y_(ETS)+0.704×y_(NNAR);组合模型B表达式为y=0.246×y_(SARIMA)+0.435×y_(ETS)+0.319×y_(NNAR)。SARIMA、ETS、NNAR、组合模型A、组合模型B拟合的MAPE、MAE、RMSE、MER分别为24.10%、0.11、0.17、23.29%;17.14%、0.08、0.14、17.96%;6.33%、0.02、0.03、4.25%;9.03%、0.03、0.05、7.51%;13.16%、0.06、0.09、12.33%。SARIMA、ETS、NNAR、组合模型A、组合模型B预测的MAPE、MAE、RMSE、MER分别为18.70%、0.05、0.06、19.62%;23.83%、0.06、0.07、24.49%;28.30%、0.07、0.10、29.21%;21.69%、0.06、0.08、22.63%;17.39%、0.05、0.07、18.76%。结论组合模型拟合及预测效果优于单一模型。基于PSO计算单一模型权重的组合模型为最优模型。 展开更多
关键词 SARIMA ETS nnar 组合模型 HFRS
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1990—2021年中国2型糖尿病疾病负担及未来变化趋势预测 被引量:3
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作者 马军豪 苗广强 +2 位作者 王贵骁 李燊 杨立平 《中国公共卫生》 北大核心 2025年第5期592-598,共7页
目的分析1990—2021年中国2型糖尿病(T2DM)的疾病负担和变化趋势,预测2022—2026年的T2DM疾病负担,为制定和评估糖尿病防治策略提供数据支持和科学依据。方法从全球疾病负担2021数据库中获取中国T2DM疾病负担数据,分析1990—2021年中国T... 目的分析1990—2021年中国2型糖尿病(T2DM)的疾病负担和变化趋势,预测2022—2026年的T2DM疾病负担,为制定和评估糖尿病防治策略提供数据支持和科学依据。方法从全球疾病负担2021数据库中获取中国T2DM疾病负担数据,分析1990—2021年中国T2DM患病率、死亡率和DALYs率的变化趋势;基于1990—2016年数据(训练集)建立中国T2DM患病率、死亡率及DALYs率的自回归整合移动平均(ARIMA)模型、神经网络自回归(NNAR)模型和ARIMA-NNAR组合模型,利用2017—2021年数据(测试集)进行模型评价;采用平均绝对百分误差(MAPE)、平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)比较模型的拟合和预测效果,选择最佳模型预测2022—2026年中国T2DM疾病负担。结果通过计算1990—2021年中国T2DM的变化率,2021年中国T2DM患病率、死亡率、DALYs率相较1990年均具有明显上升趋势,且男性疾病负担高于女性。ARIMA模型、NNAR模型和ARIMA-NNAR组合模型预测值的动态趋势与实际情况基本一致,但组合预测模型各评价指标的值均显示预测效果好于单预测模型。经ARIMA-NNAR模型预测得到2022—2026年中国T2DM患病率分别为8353.71/10万、8565.00/10万、8776.30/10万、8987.60/10万、9198.90/10万,死亡率分别为12.55/10万、12.78/10万、12.99/10万、13.20/10万、13.41/10万,DALYs率分别为826.79/10万、846.22/10万、864.49/10万、881.86/10万、898.54/10万。结论ARIMA-NNAR组合模型在预测中国T2DM疾病负担应用中具有良好的效果,可为T2DM疾病负担短期预测提供借鉴与参考。中国T2DM疾病患病率、死亡率和DALYs率在2022—2026年仍会增长,表明中国T2DM疾病负担将持续加重,疾病防控形势依然严峻。 展开更多
关键词 2型糖尿病 疾病负担 ARIMA模型 nnar模型 组合预测模型
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基于机器学习组合模型的疟疾发病率预测研究 被引量:4
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作者 赖晓蓥 钱俊 《数学的实践与认识》 2022年第2期125-133,共9页
由于疟疾传播的复杂性,运用发病率历史数据和现有时间序列模型难以准确预测其发病率趋势拟建立一种新的组合模型,以提高模型预测性能,并将其与应用较广泛的组合模型ARIMA-NNAR,ARIMA-LSTM进行比较.其中,以ARIMA(1,1,2)(0,1,0)_(12)为基... 由于疟疾传播的复杂性,运用发病率历史数据和现有时间序列模型难以准确预测其发病率趋势拟建立一种新的组合模型,以提高模型预测性能,并将其与应用较广泛的组合模型ARIMA-NNAR,ARIMA-LSTM进行比较.其中,以ARIMA(1,1,2)(0,1,0)_(12)为基础建立的ARIMA-NNAR-XGBoost加权组合模型,各项评价指标(RMSE,MAE,MAPE分别为0.160,0.110,11.389%)相比其他模型均有较明显的提高,性能为所列模型中最佳.该模型所需数据简单,预测性能良好,是传染病预测较为方便可行的方法. 展开更多
关键词 疟疾发病率 ARIMA模型 nnar神经网络 LSTM神经网络 XGBoost算法
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