数学建模|预测方法：灰色预测模型

简介

灰色系统理论是由华中理工大学邓聚龙教授于1982年提出并加以发展的。二十几年来，引起了不少国内外学者的关注，得到了长足的发展。目前，在我国已经成为社会、经济、科学技术在等诸多领域进行预测、决策、评估、规划控制、系统分析与建模的重要方法之一。特别是它对时间序列短、统计数据少、信息不完全系统的分析与建模，具有独特的功效，因此得到了广泛的应用.

适用范围

该模型使用的不是原始数据的序列，而是生成的数据序列。核心体系是Grey Model，即对原始数据作累加生成（或其他处理生成）得到近似的指数规律再进行建模的方法。

优点

在处理较少的特征值数据，不需要数据的样本空间足够大，就能解决历史数据少、序列的完整性以及可靠性低的问题，能将无规律的原始数据进行生成得到规律较强的生成序列。

缺点

只适用于中短期的预测，只适合近似于指数增长的预测。

灰色系统

灰色系统是黑箱概念的一种推广。
我们把既含有已知信息又含有未知信息的系统称为灰色系统，作为两个极端，我们将称信息完全未确定的系统为黑色系统;称信息完全确定的系统为白色系统。区别白色系统与黑色系统的重标志是系统各因素之间是否具有确定的关系。

特点

• 1. 用灰色数学处理不确定量，使之量化.
• 2. 充分利用已知信息寻求系统的运动规律.
• 3. 灰色系统理论能处理贫信息系统.

灰色生成

将原始数据列中的数据，按某种要求作数据处理称为生成。客观世界尽管复杂，表述其行为的数据可能是杂乱无章的，然而它必然是有序的，都存在着某种内在规律，不过这些规律被纷繁复杂的现象所掩盖，人们很难直接从原始数据中找到某种内在的规律。对原始数据的生成就是企图从杂乱无章的现象中去发现内在规律。

常用灰色系统生成方式

• 1. 累加生成
• 2. 累减生成
• 3. 均值生成
• 4. 级比生成
• ……

累加生成

累加生成，**即通过数列间各时刻数据的依个累加以得到新的数据与数列。**累加前的数列称原始数列，累加后的数列称为生成数列。累加生成是使灰色过程由灰变白的一种方法，它在灰色系统理论中占有极其重要地位，通过累加生成可以看出灰量积累过程的发展态势,使离乱的原始数据中蕴含的积分特性或规律加以显化。累加生成是对原始数据列中各时刻的数据依次累加，从而生成新的序列的一种手。

GM(1,1)预测模型

推导