实验八 模型设定偏误问题
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强化学习算法在近年来在人工智能领域中崭露头角,成为了解决复杂任务的有效方法。
然而,强化学习算法仍然面临着模型误差问题,即模型对环境的预测偏差可能导致不稳定的行为和低效的学习。
本文将就如何在强化学习算法中处理模型误差问题展开讨论。
首先,要解决模型误差问题,我们需要对环境进行建模。
在强化学习中,环境模型是对环境行为的概括性描述,它可以是确定性的,也可以是随机的。
确定性环境模型通常由状态转移函数和奖励函数组成,而随机环境模型则需要考虑到环境的不确定性。
在处理模型误差问题时,我们需要选择适当的环境模型,以便能够更准确地预测环境的行为。
其次,我们需要考虑采用合适的学习算法。
在强化学习中,常用的学习算法包括值迭代、策略迭代、Q-学习和深度强化学习等。
不同的学习算法对模型误差的敏感程度不同,因此在处理模型误差问题时,需要选择合适的学习算法。
例如,对于模型误差较大的环境,可以考虑使用基于模型的强化学习方法,通过建立环境模型来减小误差对学习的影响。
除了选择合适的环境模型和学习算法,我们还可以考虑使用模型补偿方法来处理模型误差问题。
模型补偿方法是指通过某种方式来补偿环境模型的误差,以减小对学习的影响。
例如,可以使用模型预测校正的方法,通过监督学习的方式来改进环境模型的预测能力,以减小模型误差的影响。
另外,还可以考虑使用奖励函数的调整来补偿模型误差,通过调整奖励函数的值来引导智能体更好地适应环境的行为。
此外,还可以考虑使用集成学习的方法来处理模型误差问题。
集成学习是通过结合多个学习器的预测结果来改善学习的性能,它可以有效地减小模型误差的影响。
在强化学习中,可以考虑使用集成学习的方法来结合多个环境模型的预测结果,以减小模型误差的影响。
例如,可以使用Bagging方法来训练多个环境模型,然后通过投票的方式来确定最终的预测结果。
最后,在处理模型误差问题时,还需要考虑对抗性训练的方法。
对抗性训练是指通过引入对抗性样本来提高学习算法的鲁棒性,它可以有效地减小模型误差的影响。
关于物理学实验结果不确定性误差修正模型建立问题交流物理学实验结果的不确定性误差是实验数据中存在的一种固有的不确定性,它反映了实验数据与真实值之间的差异。
在科学研究和工程应用中,正确估计和修正实验数据的不确定性误差对于确保实验结果的可靠性至关重要。
然而,在建立物理学实验结果不确定性误差修正模型时,我们需要考虑一些关键的问题,以确保模型的准确性和适用性。
首先,我们需要明确实验的目的和测量的物理量,以及其所对应的不确定性的来源。
不同的实验目的和测量物理量,其误差来源可能会有所不同。
例如,在测量长度时,不确定性误差可能来自使用的测量仪器的精度、读数的准确性以及实验环境的影响等。
因此,在建立修正模型时,我们需要详细分析不同来源的误差,并针对性地采取相应的修正方法。
其次,我们需要选择适当的数学模型来描述实验数据的不确定性误差。
常用的数学模型包括高斯分布模型和泊松分布模型等。
高斯分布模型适用于大量测量次数的平均值以及连续变量的测量,而泊松分布模型适用于稀有事件的计数测量。
选择合适的数学模型可以更准确地估计实验数据的不确定性误差,并为后续的修正提供准确的基础。
接下来,我们需要考虑系统误差和随机误差的修正。
系统误差是由于实验设备或者测量方法本身的固有偏差而产生的误差。
例如,使用的测量仪器可能存在零位误差或者非线性误差。
修正系统误差需要采取一系列的校准措施,如零位校准、非线性校正等。
而随机误差是由于实验过程中的环境因素或者操作者的技术能力等所引起的随机波动。
为了修正随机误差,我们可以通过增加测量次数来提高数据的统计精度,或者采用统计方法来估计实验数据的不确定性。
最后,我们需要评估修正模型的可靠性和适用性。
通过比较修正后的实验数据与其他独立实验结果的一致性,可以验证修正模型的可靠性。
此外,我们还可以进行模型的稳定性分析和敏感性分析,以评估修正模型对不确定性误差的估计是否受到参数选择的影响。
如果修正模型在不同条件下都能得到稳定的修正结果,并且对参数选择较不敏感,那么就可以认为修正模型具有较好的适用性。
经济社会的发展对实验室测试工作提出了越来越高的要求,人们也越来越关注实验室测试数据的可靠性,对实验室的检验测试水平提出了更高的要求,为此越来越多的实验室需要通过提供准确测试数据资质评价来证明自己的实力。
由于实验室测试的数据起着至关重要的作用,不准确的测试结果不仅不能指导生产,还会给生产、生活造成损失,甚至造成生产事故危害人们的生命安全。
为此了解产生误差的原因,正确判断实验结果的可靠性以获得准确的测试数据,是实验室测试人员的基本功之一。
在实验室测试中都想得到准确的结果,即使选择最准确测试方法,使用精密度很高的仪器设备,技术熟练的人员操作,对同一样品进行多次重复性的操作,所得的结果也不会完全一致,不可能得到绝对准确的结果。
由于误差是客观存在的,因此,测试人员应该了解产生误差的原因及误差出现的规律,并采取相应的措施减少误差,保证测试结果尽可能地客观真实。
一、误差产生的原因根据误差产生的原因和性质可以分为系统误差和偶然误差。
(一)系统误差系统误差也称可测误差,由操作过程中某种固定原因造成,具有单向性,正负、大小都有一定的规律性并重复出现,找出原因即可设法减小到忽略的程度。
系统误差产生的原因有以下几方面。
1.方法误差,指实验方法本身造成的误差。
如滴定分析中反应进行不完全,指示剂的终点与化学计量点不符合以及副反应等,都会引起结果偏高或偏低。
2.仪器误差,使用的仪器本身不够精密所造成的误差,如使用的容量仪器刻度不准又未进行校正、砝码数值不准确等引起的误差。
3.试剂误差,试剂不纯或含有被测物等引起的误差。
4.操作误差,实验人员对操作不熟练,对刻度读数不正确的误差。
(二)偶然误差偶然误差也称随机误差,有某些难以控制,无法避免的偶然因素造成,大小、正负都是不固定的,如操作中温度、湿度等影响引起的数值波动。
图1正态分布曲线图偶然误差服从正态分布规律(如图1所示)。
1.在一定的条件下,有限次数测量中其误差的绝对值不会超过一定界限。
实验八 模型设定偏误问题
姓名:何健华 学号:201330110203 班级:13金融数学2班 一 实验目的:
掌握模型设定偏误问题的估计与应用,熟悉 EViews 的基本操作。
二 实验要求:
应用教材 P183 例子 5.3.1 的案例,利用RESET 检验检验模型设定偏误问题;应用教材 P185 例子 5.3.2 的案例,利用Box-Cox 变换比较线性模型与双对数线性模型的优劣。
三 实验原理:
普通最小二乘法、阿尔蒙法、格兰杰因果关系检验、DW 检验。
四 预备知识:
普通最小二乘法,F 检验,Box -Cox 变换。
五 实验步骤
一、下表列出了中国某年按行业分的全部制造业国有企业及规模以上制造业非
确设定的模型,将如何检验哪一个模型设定更正确? i i i i L K Y μβββ+++=210
1.建立工作工作文件并录入数据,得到图1.1
图1.1
2.采用RESET 检验来检验模型的设定偏误 2.1对于原幂函数形式的模型,变换成双对数模型 0lnY alnK lnL ββμ=+++
采用OLS 进行估计,估计结果如图1.2。
图1.2
在图1.2窗口选择“Views\Stability Test\Ramsey RESET Test...”,在出现的RESET Specification窗口的Number of fitted terms 栏内输入“1”,点击“OK”,得到检验结果如图1.3所示。
图1.3
由F统计量的伴随概率知,在5%的显著性水平下,不拒绝原模型没有设定偏误的假设。
2.2采用OLS对线性模型进行估计,估计结果如图1.4。
图1.4
同样地,选择“Views\Stability Test\Ramsey RESET Test”,在新出现的对话框中输入“1”,得如图1.5所示的RESET检验结果。
图1.5
首先,尽管K与L的参数估计值的t统计量在5%的显著性水平下都是显著的,但拟合优度比原幂函数的模型低。
由F统计量的伴随概率知,在5%的显著性水平下,拒绝原模型没有设定偏误的假设。
可见,相比较而言,线性模型确有设定偏误,而原幂函数模型没有设定偏误问题。
二、通过Box-Cox变换检验中国居民总量消费函数的建立中,原线性模型
β+
β
μ
Y
=X
+
与双对数线性模型哪一个最优?
1
表2.6.3 中国居民总量消费支出与收入资料
单位:亿元年份GDP CONS CPI TAX GDPC X Y 19783605.6 1759.1 46.21519.28 7802.5 6678.83806.7 19794092.6 2011.5 47.07537.828694.2 7551.64273.2 19804592.9 2331.2 50.62571.70 9073.7 7944.24605.5 19815008.8 2627.9 51.90629.899651.8 8438.05063.9 19825590.0 2902.9 52.95700.02 10557.3 9235.25482.4 19836216.2 3231.1 54.00775.5911510.8 10074.65983.2 19847362.7 3742.0 55.47947.35 13272.8 11565.06745.7 19859076.7 4687.4 60.652040.79 14966.8 11601.77729.2 198610508.5 5302.1 64.572090.37 16273.7 13036.58210.9 198712277.4 6126.1 69.302140.36 17716.3 14627.78840.0 198815388.6 7868.1 82.302390.47 18698.7 15794.09560.5 198917311.3 8812.6 97.002727.40 17847.4 15035.59085.5 199019347.8 9450.9 100.002821.86 19347.8 16525.99450.9 199122577.4 10730.6 103.422990.17 21830.9 18939.610375.8 199227565.2 13000.1 110.033296.91 25053.0 22056.511815.3 199336938.1 16412.1 126.204255.30 29269.1 25897.313004.7 199450217.4 21844.2 156.655126.88 32056.2 28783.413944.2 199563216.9 28369.7 183.416038.04 34467.5 31175.415467.9 199674163.6 33955.9 198.666909.82 37331.9 33853.717092.5 199781658.5 36921.5 204.218234.04 39988.5 35956.218080.6 199886531.6 39229.3 202.599262.80 42713.1 38140.919364.1 199991125.0 41920.4 199.7210682.58 45625.8 40277.020989.3 200098749.0 45854.6 200.5512581.51 49238.0 42964.622863.9 2001108972.4 49213.2 201.9415301.38 53962.5 46385.424370.1 2002120350.3 52571.3 200.3217636.45 60078.0 51274.026243.2 2003136398.8 56834.4 202.7320017.31 67282.2 57408.128035.0 2004160280.4 63833.5 210.6324165.68 76096.3 64623.130306.2 2005188692.1 71217.5 214.4228778.54 88002.1 74580.433214.4 2006221170.5 80120.5 217.6534809.72 101616.3 85623.136811.2
1.建立工作工作文件并录入数据,得到图
2.1
图2.1
2.采用Box-Cox 变换检验原线性模型与双对数线性模型的优劣 2.1对原线性模型采用OLS 进行估计,估计结果如图2.2。
图2.2
由图中2.2的数据,可得:
ˆ
Y=2091.295+0.437527X (6.242914)
(47.05950) 21R =0.987955F=2214.596RSS =30259014
,,
2.2对双数线性模型采用OLS 进行估计,估计结果如图2.3。
图2.3
由图2.3的数据,可得:
ˆlnY=0.587306+0.880017lnX
(4.112865) (61.89235)
22R =0.993001F=3830.664RSS =0.087076,,
虽然双对数线性模型的可决系数大于原线性模型,残差平方和小于原线性模型,但不能就此认为双对数线性模型“优于”线性模型。
2.3采用Box-Cox 变换后再进行比较
在主界面菜单选择“Quick\Generate Series ”,在出现的“Generate Series by Equation ”窗口中输入“LY=LOG(Y)”,点击OK 按钮即可生成Y 的对数序列LY 。
然后在主页的命令编辑区域中输入“scalar Y1=@exp(@sum(LY)/29)”,如图2.4,点回车键生成一个标量Y1。
图2.4
选择“Quick\Generate Series ”,在出现的“Generate Series by Equation ”窗口中输入“Y2=Y/Y1”,点击OK 按钮即可生成Y 的对数序列Y2。
作Y2关于X 的线性OLS 回归得如图2.5所示结果。
图2.5
由图2.5的回归结果可得:
2
ˆY =0.172787+0.0000361X (6.242914)(47.05950)
23R =0.987955F=2214.596RSS =0.206559,,
作Y2关于X 的双对数线性OLS 回归得如图2.6所示结果。
图2.6
由图 2.6的回归结果可得:
2ˆlnY =-8.813930+0.880017lnX (-61.72335)(61.89235) 24R =0.993001F=3830.664RSS =0.087076,,
于是
34RSS 129ln ln 2.372212.532RSS 2n =⨯= 该值大于在5%显著性水平下自由度为1的2χ分布的临界值3.841,因此可判断双对数模型确实“优于”原线性模型。