(完整版)基于神经网络的中国人口预测算法研究毕业论文
毕 业 论 文(设
计)
题 目 基于神经网络的中国人口预测算法研究
所在院(系) 数学与计算机科学学院
专业班级 信息与计算科学1102班
指导教师 赵 晖
完成地点 陕西理工学院
2015年 5 月25日
基于神经网络的中国人口预测算法研究
作 者:宋 波
(陕理工学院数学与计算机科学学院信息与计算科学专业1102班,陕西 汉中
723000)
指导教师:赵 晖
[摘要]我国现正处于全面建成小康社会时期,人口发展面临着巨大的挑战,经济社会发展与资源环境的矛盾日益尖锐。我国是个人口大国、资源小国,这对矛盾将长期制约我国经济社会的发展。准确地预测未来人口的发展趋势,制定合理的人口规划和人口布局方案具有重大的理论意义和实用意义。本文介绍了人口预测的概念及发展规律等。
首先,本文考虑到人口预测具有大量冗余、流动范围和数量扩大的特性,又为提高人口预测的效果,因此,使用归一化对人口数据进行了处理,该方法不需要离散化原数据,这样就保证了人口预测的准确性和原始数据的信息完整性。其次,本文提出了一种基于神经网络预测的优化算法,该算法避免了人们在预测中参数选择的主观性而带来的精度的风险,增强了人口预测的准确性。同时,为说明该算法的有效性,又设计了几种人们通常所用的人口模型和灰色预测模型算法,并用相同的数据进行实验,得到了良好的效果,即本文算法的人口预测最为准确,其预测性能明显优于其他算法,而这主要是参数的选择对于增强预测性方面的影响,最终导致人口预测精确度。同时,在算法的稳定性和扩展性方面,该算法也明显优于其他算法。
考虑出生率、死亡率、人口增长率等因素的影响,重建神经网络模型预测人口数量。
[关键词] 神经网络人口模型灰色预测模型软件
Population projections based on neural networks
Author: Song Bo
(Grade11,Class 2, Major in Information and computing science, Mathematics and
computer science Dept.
Tutor:Zhao Hui
Abstract:Our country is now in the period of building a moderately prosperous society,
demographic development is faced with great challenges, the contradiction between economic and
social development and environmental protection increasingly sharp. Our country is populous
country, resources small country, this contradiction will have long hindered the development of
economy and society. Accurately predict the future demographic trends, population planning and
development of rational population distribution program has great theoretical and practical
significance. This paper introduces the concept of population projections and development law and
so on.
Firstly, taking into account the population predicted to have a lot of redundancy, to expand the
scope and volume of flow characteristics, but also to improve the population projections of the effect,
therefore, the use of normalized data were processed on the population, which does not require
discrete raw data, this ensures that the population forecast accuracy and completeness of
information the original data. Secondly, this paper presents an optimization algorithm based on
neural network prediction, the algorithm avoids the people in the forecast parameters and risks
subjectivity accuracy, and enhance the accuracy of population projections. Meanwhile, in order to
show the effectiveness of the algorithm, and designed several people population model is usually
used and the gray prediction model and algorithm, and tested using the same data, obtained good
results, that population is the most accurate prediction algorithm, which forecast outperforms other
algorithms, which mainly affect the selection parameters for enhanced predictability, eventually
leading to population forecasting accuracy. Meanwhile, in the stability and scalability algorithm, the
algorithm is also significantly better than the other algorithms.
Consider the impact of fertility, mortality, population growth and other factors, rebuild the
neural network model to predict population.
Key words:Neural network population model grey prediction model software
目录
1. 绪论 ..................................................1.1 引言 ..................................................
1.2 研究的背景及意义 ......................................
1.2.1研究背景 ..........................................
1.2.2研究意义 ..........................................
1.3 人口预测发展及研究现状 ................................
1.4 基本目标及主要内容 ....................................
1.5 组织结构 ..............................................
2.三种模型基本概念和原理 ..................................2.1阻滞增长模型(模型) ...................................
2.2灰色系统预测模型 .......................................
2.2.1 研究领域及理论 ...................................
2.2.2灰色模型发展 ......................................
2.3 神经网络预测模型研究概述 ............................. 12.3.1神经网络模型概念 ................................. 12.3.2研究的发展 ....................................... 12.3.3研究领域 ......................................... 12.3.4神经网络学习过程 ................................. 13.本文算法描述 .......................................... 13.1阻滞增长模型的算法: .................................. 13.2算法 ................................................. 13.3神经网络算法实验 ...................................... 14.数据处理 .............................................. 14.1模型预测 ............................................. 14.2模型的求解 ............................................ 24.3 BP神经网络人口预测模型 ............................... 25.仿真实验及分析 ........................................ 25.1 数据来源说明 ......................................... 25.2 实验步骤 ............................................. 25.3 实验结论及分析 ....................................... 25.4 实验结论 ............................................. 2致谢 .................................................... 3
基于BP神经网络和时间序列的我国卫生人力资源研究
中国初级卫生保健2013年11月第27卷第l1期(总第335期)
基于BP神经网络和时问序列的
我国卫生人力资源研究
石 丛①.王健
摘 要 目的 从卫生服务需求角度预测我国大陆地区的卫生人力资源总量的变化趋势,分析卫生人力资源规划过程中的缺陷
和不足,为卫生行政部门制定公共卫生人力发展规划、优化人力资源配置提供科学依据。方法通过收集l994--2010年《中国 卫生统计年鉴》资料,获得我国大陆卫生人力资源配置总量、卫生服务需求及其影响因素等相关数据。利用ARIMA模型对我
国大陆卫生总费用、年末总人口等资料进行经典时间序列模型拟舍及预测,利用BP神经网络模型进行卫生人力资源需求总量
的预测 结果1993~2009年我国卫生人力资源总量呈递增趋势,但相比于其他卫生资源增速缓慢。预测得出2010--2014年
末我国卫生人力资源需求总量将分别达到1 076.02万人、837.52万人、1 073.37万人、1 076.02万人和1 075.94万人。结论 我国未来卫生人力资源总量缺口依然巨大,急需进一步补充,建议进一步加大卫生人力资源经费投入,在增加卫生人力资源数
量的同时.努力提高卫生人力资源质量。
关键词 卫生人力资源;人工神经网络模型:时间序列分析
doi:lO.3969 ̄.issn.1001—568X.2013.11.Oo08
[中图分类号】R197 【文献标识码】A 【文章编号】l0叭一568x(2013)l1-0022-03
Study of Health Human Resource in China Based on the Model of BP—ANN and Arima/SHI Cong.WANG Jian//Chinese
Primary Health Care,2013,27(11):22-24 Abstract OBJECTI E Tb predict the total amount of the health human resource trend in Chinese Mainland and provide the scientific
人口增长的预测(数学建模论文
关键字:人口数 平衡点 方程 模型 运动 预测 曲线 稳定 增长 人口
一 题目:
请在人口增长的简单模型的基础上。
" (1)找到现有的描述人口增长,与控制人口增长的模型;
" (2)深入分析现有的数学模型,并通过计算机进行仿真验证;
" (3)选择一个你们认为较好的数学模型,并应用该模型对未来20年的某一地区或国家的人口作出有关预测;
" (4)就人口增长模型给报刊写一篇文章,对控制人口的策略进行论述。
二 摘要:
本次建模是依照已知普查数据,利用Logistic模型,对中国人口的增长进行预测。首先假设人口增长符合Logistic模型,即引入常数 ,用来表示自然环境条件所能容许的最大人口数。并假设净增长率为 ,即净增长率随着人口数N(t)增长而减小,当N(t) 时,净增长率趋于零。按照这个假设 , 。用参数 =3.0,r=0.0386, =1908, =14.5。画出N=N(t)的图像,作为人口增长模型的一种近似。
做微分方程解的定性分析,求出N=N(t)的驻点和拐点,按照函数作图方法列出定性分析表,作出相轨迹的运动图。当初始人口
用导数做稳定分析,为判断平衡点是否为稳定,可在 平面上绘制f(x)的图象,然后像函数绘图那样,用导数进行定性分析,通过图看出人口数N(t)按时间是递增的,当人口数未达到饱和状态 的时候,将逐渐地趋向 ,这意味着 是稳定的平衡点。按该模型,未来人口的数量将随着时间的演化,从初始状态出发达到极限状态 ,这样就给出了人口的未来预测。
三 问题的提出
1. Malthus模型
英国统计学家Malthus(1766-1834)发现人口增长率是一个常数。设t时刻人口为N(t),因为人口总数很大,可近似把N(t)当作连续变量处理。Malthus的假设是:在人口的自然增长过程中,净相对增长率(出生率减去死亡率)是常数,即单位时间内人口的增长量与人口总数成正比。根据这个假设有:
, (1.1)
人口预测的数学模型范文
1 人口预测的数学模型
摘 要
本题要求根据给出的01到05年的人口情况的数据,对我国的人口增长建立数学模型并做出预测。我们建立递归模型,从2005年开始预测。按照性别和市,镇,乡的区别把人口分为6类。按照年龄进行分段,每一个年龄作为一段。用2005年的每个年龄的人数预测06年统一年龄的人数。把06年各年龄的预测值相加,即可得到2006年的总人数的预测值。然后依次递归,得出其他年份的人口数据。
影响人口增长的主要因素有:出生率、死亡率、政府政策、老龄化、和乡村城镇化的影响。我们在递归模型主题框架的基础上,逐步深入建立了四个模型:
模型一,只考虑出生率和死亡率对人口增长的影响,从2001年到2005年的数据中,求出平均出生率和平均死亡率,并假定2005年以后的平均出生率和平均死亡率不变。为了减少累计误差,用05年数据逐步迭代得到人口随时间的变化曲线。然后,用01年的数据运用模型一迭代出01~05年人数,与修正后的数据进行比较,求得我们的模型的估计值与实际值相近,进而推出模型基本的合理性。
模型二,在模型一的基础上加上政策因素的影响,引进人口政策影响因子R,通过对结果进行分析,发现政府政策对人口的变化情况会产生较大的影响。体现为了控制人口数量,国家可以进行较好的宏观调控。
模型三,在模型二的基础上加上老龄化对人口增长的影响,引进阻滞因子,建立人口随时间的变化曲线。
模型四,在模型三的基础上加上乡村人口城镇化的影响,通过对结果进行分析我们发现模型四与前几个模型的主要区别是在城镇人口的数量,及城镇人口在全国人口总人口的比率上,更符合实际情况。
在每个模型的基础上,进一步分别对人口总数,性别比例,老龄化程度,生育期内妇女总数,有劳动力的人数等做出了预测。
此外根据《国家人口发展战略研究报告》计划的目标,在模型四的基础上,通过对R值进行调整,得到当R=1.36基本能够满足国家的战略计划。并对国家的政策给出合理化建议。
我国体育人口增长预测模型研究
2011年第29期 SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION 0高校讲坛O 科技信息
我国体育人口增长预测模型研究
刘
(长沙理工大学体育部 望
湖南长沙410015)
【摘要】运用文献调查、逻辑分析、类比分析等研究方法对体育人口增长预测模型的构建进行研究,其目的是通过构建体育人口增长预测
模型.准确地预测我国未来体育人口的增长.为相关决策部门制定健身政策提供理论参考。文章阐述了体育人口的特点以及神经网络的基本原
理.论述了运用BP神经网络进行体育人口增长预测的可行性,建立了基于BP神经网络体育人口增长预测模型,补充了体育人口增长预测理
论研究的空白.对我国未来准确预测体育人口增长具有一定现实意义
【关键词】体育人口;指标体系;BP神经网络;可行性
Prediction Model of Sport Population Based on BP Neural Network
LIUWang
(PE of department of Changsha University of Science&Technology,Changsha Hunan,410015,china)
【Abstract]This article have built the prediction model of sport population,using the method of literature search、logical analysis、analogism.The
aim is to predict the future increase of sport population,and this model will contribute to the policy decision-making of the related department.we
discussed the character of the sport population,and the basic principle of the neural model of sport population,using the back propagation(BP)neural network,SO,we build this model,adding the blank reaserch of the theory of prediction of sport population,and this model have a certain practical
基于灰色关联度和BP神经网络的全国人口预测研究
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基于灰色关联度和BP神经网络的全国人口预测研究
作者:张军芳 张利民 安达
来源:《农村经济与科技》2019年第22期
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[摘 要]文章首先运用灰色关联度分析,找出了影响人口变化的主要因素,将2009-2018年的主要因素数据作为BP神经网络的输入对网络进行训练;其次运用时间序列预测对2019和2020年的出生率、老龄人口数和农村人口数进行了预测,运用灰色预测对2019和2020年死亡率进行了预测;最后将2019和2020年各因素预测值输入已经训练好的BP神经网络中得到2019和2020年总人口预测值139900和140320,结果显示BP神經网络预测具有较高的准确性。
[关键词]灰色关联度;BP神经网络;时间序列;灰色预测
[中图分类号]TU993.3 [文献标识码]A
当今社会,经济发展迅速,生产力达到空前水平,这时的生产不仅为了满足个人需求,还要面向社会的需求,所以必须了解供求关系的未来趋势。人口预测作为人口研究的一个重要方向,已在社会、经济发展过程中显示出日益重要的作用。近年来,中国的人口发展出现了一些新的特点,例如,老龄化进程加速和出生人口数持续升高等因素,这些都影响着中国人口的增长,所以人口预测作为一项基础工作,对分析人口变动原因,控制人口自身发展,保证和促进人口、社会、经济、资源、环境相互协调、持续发展都具有重要的意义和作用。
1 前言
1.1 灰色关联度分析 龙源期刊网
关联度是事物之间、因素之间关联性大小的量度。它定量地描述了事物或因素之间相互变化的情况,即变化的大小、方向与速度等的相对性。如果事物或因素变化的态势基本一致,则可以认为它们之间的关联度较大,反之,关联度较小。灰色关联度的具体计算步骤见文献。
1.2 灰预测
基于bp人工神经网络的北京城市人口预测 论文
-1- 基于BP人工神经网络的北京城市人口预测1
谢军飞,李延明
北京市园林科学研究所,北京(100102)
摘 要:人口系统是一个非常复杂的非线性系统, 对人口数量的准确预测能为应急避险规划
等提供重要 依据。通过建立一维时间序列的BP人工神经网络模型,根据1980-2005 年的人
口统计数据,借助MATLAB 5.3软件进行了北京城近郊区的户籍人口数量预测。检验结果显
示 2003、2004和2005年预测值与实际样本的差值在6~7万人之间,其与实际样本的比值约
为1%,预测精度完全符合要求。最终预测得到2006、2007、2008、2009、2010年的人口分
别为703.2、708.5、720.9、733.8、734.6万人。
关键词:BP神经网络;人口预测;北京
1. 前言
在以人为本的公共服务设施规划过程中,关于未来的准确人口预测非常必要
, 传统的
人口预测技术主要是指数平滑预测
,自回归模型,Logistic模型等(熊肇煜等,2001;朱传耿
等,2001),在实际应用中根据收集到的时间序列数据进行模型拟合
,方法简单、便于操作
。
值得补充的是,所谓时间序列,就是各种社会、经济、自然现象的数量指标依时间次序
排列起来的统计数据。时间序列预测是根据一个历史观测值的序列,找出符合系统变化的函
数,根据这个函数,将历史观测值作为输入,预测出未来的值。但由于人口增长影响因素众
多、相互作用复杂
,是十分复杂的非线性系统
, 很难直接找到描述系统发展变化规律的函
数。基于这些方法的预测结果与实际的偏差较大、精度不高
,常常难以得到满意的结果,促
使人们从各个角度去探索人口预报的新方法。
而人工神经网络的出现,提供了求解这类问题的一种有力工具,为寻找这种规律提供
了有效的方法。人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)的基本思想是从仿生学角度对
人脑的神经系统进行模拟,使之具有人脑那样感知学习和推理的能力,类似于人脑的生物神
基于灰色预测和神经网络的人口预测
基于灰色预测和神经网络的人口预测
人口预测是一项重要的社会和经济发展任务,对于政策制定、城市规划、资源分配等方面具有深远的影响。本文将介绍灰色预测和神经网络在人口预测中的应用,并分析其结果和未来发展趋势。
灰色预测是一种基于灰色系统理论的数据分析方法。灰色系统理论是由邓聚龙教授提出的一门新兴学科,主要研究不确定信息系统的数学模型构建和优化。灰色预测通过分析时间序列数据的变化规律和趋势,运用一定的数学模型进行预测。
在灰色预测中,我们通常采用GM(1,1)模型进行数据拟合和预测。该模型是由一个只包含一个变量的一阶微分方程组成,具有简单易用、精度高等优点。具体步骤包括:
收集并整理历史人口数据,确保数据具有准确性和完整性。
对数据进行预处理,如缺失值填充、异常值处理等。
将数据分为训练集和测试集,训练集用于模型拟合,测试集用于验证模型预测效果。
构建GM(1,1)模型,根据训练数据进行参数估计和方程构建。 利用测试集对模型进行验证,分析预测结果的准确性和误差。
除了灰色预测,神经网络也是一种广泛应用于人口预测的方法。神经网络是一种模拟人脑神经元结构的计算模型,具有自学习、自组织和适应性等特点。在人口预测中,神经网络可以通过对历史数据的拟合,找出数据背后的规律和趋势,并对其进行预测。
在神经网络预测中,我们通常采用深度学习框架进行模型构建和训练。具体步骤包括:
收集并整理历史人口数据,确保数据具有准确性和完整性。
对数据进行预处理,如缺失值填充、异常值处理等。
将数据分为训练集和测试集,训练集用于模型拟合,测试集用于验证模型预测效果。
构建神经网络模型,确定网络结构、激活函数、优化器等参数。
利用训练集对模型进行训练,通过反向传播算法调整网络权重和偏置。
利用测试集对模型进行验证,分析预测结果的准确性和误差。
对于灰色预测和神经网络预测的结果分析,我们主要模型的预测精度、稳定性和可靠性等方面。通常采用平均绝对误差、均方误差、最大绝对误差等指标对预测结果进行评估。在实际应用中,我们需要根据具体需求和场景,选择合适的预测方法并进行优化,以获得更加准确可靠的预测结果。
基于人工神经网络的预测算法研究
基于人工神经网络的预测算法研究
人工神经网络(Artificial Neural Network)是一种模拟人脑神经系统工作原理的计算模型,它通过大量的神经元单元之间的连接和相应的加权值,模拟人脑神经元之间的信息传递和处理过程。基于人工神经网络的预测算法利用这一模型,通过对已有数据进行学习和训练,来预测未来的数据走势和趋势。本文将围绕基于人工神经网络的预测算法进行研究,讨论其原理、应用、优势和局限性。
首先,我们来介绍基于人工神经网络的预测算法的原理。人工神经网络由输入层、隐藏层和输出层组成,其中隐藏层可以包含多层。每个神经元接收来自上一层的输入,并通过加权值和激活函数对输入进行处理,然后将结果传递给下一层。在预测问题中,输入层通常表示历史数据特征,而输出层表示预测结果。通过在训练过程中调整神经网络的连接权重,以及选择合适的激活函数和网络结构,使网络能够对输入与输出之间的关系进行建模和预测。
基于人工神经网络的预测算法在多个领域都有广泛的应用。例如,它可以应用于金融市场预测,通过学习历史行情数据,来预测未来股票价格的走势;它也可以应用于气象预测,通过学习气象观测数据,来预测未来天气的变化;此外,它还可以应用于交通流量预测、销售预测、疾病预测等领域。基于人工神经网络的预测算法可以为决策提供参考和辅助,帮助人们做出更准确的预测和计划。
相比于传统的统计分析方法,基于人工神经网络的预测算法具有一些优势。首先,它可以处理非线性关系,而传统方法通常只能处理线性关系;其次,它可以自动学习和提取特征,无需过多人工干预;此外,它对于噪声和缺失数据具有一定的容错性,能够处理部分数据缺失的情况。因此,基于人工神经网络的预测算法在处理复杂、非线性的预测问题时表现出色。
然而,基于人工神经网络的预测算法也存在一些局限性。首先,神经网络的训练过程较为耗时,特别是在大规模数据集上进行训练时;其次,网络结构和参数的选择对预测结果的影响较大,需要进行一定的调试和优化;此外,神经网络的黑盒特性使得其内部的判断过程难以解释和理解,缺乏可解释性。因此,在应用基于人工神经网络的预测算法时,需要谨慎选择合适的网络结构和参数,并结合领域知识和实际情况进行分析和判断。
基于灰色和bp神经网络的人口预测问题
1 A题:中国人口增长预测
摘要
近几年中国的人口增长出现了新特点,与时俱进的对人口增长进行预测将有利于国家的经济发展。
本文结合这些新特点,建立了队列要素预测模型对中国人口进行了长期的预测,并结合有机灰色神经网络模型对其进行了短期的预测。
在建立短期人口预测模型——有机灰色神经网络模型时,本文结合灰色系统中的灰色预测模型GM(1,1)、残差灰色预测模型CGM(1,1)、“对数函数—幂函数变换”灰色预测模型SGM(1,1)和BP神经网络模型,将一维序列通过其中三个灰色模型得到的三组模拟值作为输入模式,原始序列作为输出模式,训练得到最佳神经网络结构,将三个灰色模型的预测值带入神经网络结构仿真,得到最终预测值。最后根据附录数据预测了未来十年的中国人口情况
年份 2006 2007 2008 2009 2010
人口(亿人) 13.1037 13.2463 13.4466 13.6489 13.7653
年份 2011 2012 2013 2014 2015
人口(亿人) 13.8147 13.8327 13.8388 13.8404
13.8406
在建立长期人口预测模型型——队列要素预测模型时,本文在考虑近几年中国人口增长的新特点:出生性别比持续升高、乡村人口城镇化的基础上同时结合一些影响人口的重要因素:不同年龄的妇女生育率、死亡率,对人口增长的预测进行了研究。最后得到了中国人口变化与影响人口变化主要因素之间的关系,由此建立了队列要素预测模
2 型,并对未来中国50的人口变化进行了预测
年份 2010 2015 2020 2025 2030
人口(亿人) 13.4985 13.9456 14.2484 14.393 14.4155
年份 2035 2040 2045 2050
人口(亿人) 14.386 14.3103 14.129 13.8279
最后本文根据有机灰色神经网络模型开发了一个短期人口预测软件,使得本文的价值在现实生活中得到了实现。
基于PCABP神经网络的就业人口预测
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基于PCABP神经网络的就业人口预测
作者:唐贤芳 刘小刚 崔岩
来源:《微型电脑应用》2019年第07期
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摘要: 针对就业人口数据的非线性、高维度的特点,采用主成分分析与BP神经网络相结合的方法,建立了就业人口PCABP预测模型,并借助20052017年全国就业人口及影响就业相关因子的数据进行实证分析。结果表明训练的模型能有效的反映就业人口的变化趋势,预测精度高于仅用BP神经网络构建的预测模型。最后将20152016年的数据代入训练好的PCABP神经网络模型中,预测出20182019年的就业人口数。
关键词: 就业人口预测; 主成分分析; BP神经网络
中图分类号: TG409文献标志码: A
Prediction of Employment Population Based on PCABP Neural Network
TANG Xianfang1, LIU Xiaogang2, CUI Yang1 龙源期刊网
(1.College of Information Engineering, Northwestern Polytechnical University Ming De
College, Xi’an 710124;
2.College of Science, Xi Jing University, Xi’an 710123)
Abstract: A PCABP prediction model for employed population was developed based on
principal component analysis and BP neural network, followed by analyzing the employed
