ASE Logo

Analiza și Prognoza Seriilor de Timp

Facultatea de Cibernetică, Statistică și Informatică Economică | Academia de Studii Economice din București

IDA Logo

Prezentare Generală

Curs

Analiza și Prognoza Seriilor de Timp

Academia de Studii Economice din București

Orar

Cursuri: 2 ore/săptămână

Seminarii: 2 ore/săptămână

Cerințe Preliminare

Statistică, Teoria Probabilităților

Algebra Liniară, Programare Python

Evaluare

Examen Final: 70%

Proiecte și Teme: 30%

Obiective de Învățare

La sfârșitul acestui curs, veți putea:

Formule Cheie

Descompunere

Aditivă: $X_t = T_t + S_t + \varepsilon_t$

Multiplicativă: $X_t = T_t \times S_t \times \varepsilon_t$

Staționaritate

$\mathbb{E}[X_t] = \mu$ (constantă)

$\text{Var}(X_t) = \sigma^2$ (constantă)

$\text{Cov}(X_t, X_{t+h}) = \gamma(h)$

Model AR(p)

$X_t = c + \sum_{i=1}^{p}\phi_i X_{t-i} + \varepsilon_t$

Staționară dacă rădăcinile în afara cercului unitate

Model MA(q)

$X_t = \mu + \sum_{j=1}^{q}\theta_j\varepsilon_{t-j} + \varepsilon_t$

Întotdeauna staționară

ARIMA(p,d,q)

$\phi(L)(1-L)^d X_t = \theta(L)\varepsilon_t$

$d$ = ordinul diferențierii

SARIMA

$(p,d,q) \times (P,D,Q)_s$

ARIMA sezonier + non-sezonier

Model VAR(p)

$\mathbf{Y}_t = \mathbf{c} + \sum_{i=1}^{p}\mathbf{A}_i\mathbf{Y}_{t-i} + \boldsymbol{\varepsilon}_t$

Extensie multivariată a AR

Cauzalitate Granger

$X \rightarrow Y$: trecutul lui $X$ prezice $Y$

$H_0$: coeficienții lui $X$ = 0

GARCH(1,1)

$\sigma_t^2 = \omega + \alpha \varepsilon_{t-1}^2 + \beta \sigma_{t-1}^2$

Model pentru volatilitate

Value at Risk

$\text{VaR}_\alpha = \mu + z_\alpha \cdot \sigma_t$

Măsură de risc la nivel $\alpha$

Cointegrare

$Y_t = \beta X_t + u_t$, $u_t \sim I(0)$

Relație de echilibru pe termen lung

Selecția Modelului

AIC $= -2\log L + 2k$

BIC $= -2\log L + k\log n$

Capitolele Cursului

Capitolul 0: Fundamente

  • Ce Este o Serie de Timp?
  • Descompunerea Seriilor de Timp
  • Metode de Netezire Exponențială
  • Evaluarea Prognozei
  • Modelarea Sezonalității
  • Gestionarea Trendului și Sezonalității

Capitolul 1: Procese Stochastice și Staționaritate

  • Procese Stochastice
  • Staționaritatea (Strictă și Slabă)
  • Zgomot Alb și Mers Aleatoriu
  • Funcții de Autocorelație (ACF/PACF)
  • Operatorul Lag și Diferențierea
  • Testarea Staționarității (ADF, KPSS)

Capitolul 2: Modele ARMA

  • Modele Autoregresive (AR)
  • Modele de Medie Mobilă (MA)
  • Identificarea Modelului ARMA
  • Estimarea Parametrilor
  • Diagnosticarea Modelului
  • Prognoză cu ARMA

Capitolul 3: Modele ARIMA

  • Ne-staționaritate și Rădăcini Unitare
  • Diferențiere și Integrare
  • Modele ARIMA(p,d,q)
  • Teste Rădăcină Unitară (ADF, KPSS)
  • Metodologia Box-Jenkins
  • Prognoză cu ARIMA

Capitolul 4: Modele SARIMA

  • Sezonalitate în Serii de Timp
  • Descompunere Sezonieră
  • Diferențiere Sezonieră
  • SARIMA$(p,d,q) \times (P,D,Q)_s$
  • Modelul Airline
  • Prognoză Sezonieră

Capitolul 5: Modele de Volatilitate ARCH/GARCH

  • Fapte Stilizate ale Randamentelor Financiare
  • Volatility Clustering și Heteroscedasticitate
  • Modelul ARCH (Engle, 1982)
  • GARCH, IGARCH, EWMA, CGARCH, FIGARCH
  • Modele Asimetrice: EGARCH, GJR-GARCH, TGARCH, APARCH
  • GARCH Markov-Switching
  • Prognoza Volatilității, Value at Risk și Expected Shortfall

Capitolul 5b: Modele GARCH Multivariate

  • Modelarea Volatilității Multivariate
  • Modele VECH și BEKK
  • DCC-GARCH (Corelație Condiționată Dinamică)
  • CCC-GARCH (Corelație Condiționată Constantă)
  • Aplicații: Risc de Portofoliu și Hedging

Capitolul 6: Modele VAR și Cauzalitate Granger

  • Vectori Autoregresivi (VAR)
  • Testarea Cauzalității Granger
  • Funcții de Răspuns la Impuls
  • Descompunerea Varianței Erorii de Prognoză
  • Diagnosticarea și Prognoza VAR
  • Introducere în VAR Structural (SVAR)

Capitolul 7: Cointegrare și VECM

  • Problema Regresiei False
  • Conceptul de Cointegrare
  • Metoda Engle-Granger în Doi Pași
  • Testul Johansen de Cointegrare
  • Modelul Vectorial de Corecție a Erorilor (VECM)
  • Estimarea și Interpretarea VECM

Capitolul 8: Extensii Moderne

  • Modele ARFIMA și Memorie Lungă
  • Exponentul Hurst și Diferențiere Fracționară
  • Machine Learning pentru Serii de Timp
  • Random Forest cu Caracteristici Lag
  • Rețele LSTM pentru Date Secvențiale
  • Validare Încrucișată pentru Serii de Timp

Capitolul 9: Prophet și TBATS

  • Provocarea Sezonalității Multiple
  • TBATS: Sezonalitate Trigonometrică
  • Termeni Fourier și Transformare Box-Cox
  • Prophet: Modele Decompozabile
  • Puncte de Schimbare și Sărbători
  • Prognoză cu Incertitudine

Capitolul 10: Recapitulare

  • Fluxul Complet de Analiză
  • Studiu de Caz: Bitcoin (Volatilitate ARIMA-GARCH)
  • Studiu de Caz: Pete Solare (Ciclu de 11 Ani, SARIMA)
  • Studiu de Caz: Șomajul din SUA (Rupturi Structurale)
  • Ghid de Decizie pentru Selectarea Modelului
  • Metrici de Evaluare a Prognozei

Capitolul 11: LLM-uri și Modele Fundaționale

  • Arhitectura Transformer și Auto-Atenția
  • Modele Fundaționale: Chronos, TimesFM, TimeGPT, Lag-Llama, Moirai
  • Strategii de Tokenizare: Patching, Cuantizare
  • Zero-Shot vs Ajustare Fină
  • Studii de Caz: EUR/RON, Energie, Volatilitate
  • Benchmark-uri, Limitări și Direcții Viitoare

Capitolul 12: Analiză Spectrală

  • Analiza Fourier și Transformata Fourier Discretă
  • Periodograma și Funcția de Densitate Spectrală
  • Estimare Spectrală: Multitaper, Welch, Blackman-Tukey
  • Analiza Cross-Spectrală: Coerență, Fază, Câștig
  • Filtre Band-Pass: Baxter-King, Christiano-Fitzgerald, HP
  • Analiza Wavelet și Scalograme

Capitolul 13: Modele LPPL pentru Detectarea Bulelor Speculative

  • Bule Speculative și Fenomene Critice
  • Derivarea Modelului Log-Periodic Power Law (LPPL)
  • Rata de Hazard a Crahului și Tranziții de Fază
  • Estimarea LPPL: Slaving și Evoluție Diferențială
  • Indicatorul de Încredere Lomb–Scargle
  • Studii de Caz: Dot-com, Bitcoin, Shanghai, Petrol, COVID

Teste Interactive

Te rog autentifică-te cu contul tău GitHub pentru a accesa testele.

Resurse

Manuale Recomandate

Resurse Online

Informații de Contact

Profesor

Prof. dr. Daniel Traian Pele

Departamentul de Statistică și Econometrie

Locație

Academia de Studii Economice din București

Facultatea de Cibernetică, Statistică și Informatică Economică