人工神经网络BP算法在四川省GDP预测中的应用

成都理工大学毕业设计（论文）I人工神经网络BP算法在四川省GDP预测中的应用作者姓名：刘忠专业班级：数学与应用数学2005070102指导教师：魏友华摘要GDP与大家生活息息相关，没有GDP，人们便无法反映一国的贫富状况和人民的平均生活水平，无法确定一国承担的国际义务，享受的优惠待遇。如何准确的测量未来的GDP走势，使其对国家政策的制定起到参考作用,这是大家普遍关注的问题。然而，随着经济的高速发展，影响GDP的因素变得多种多样。GDP预测模型具有很强的非线性,传统的线性预测模型难以实现对GDP较为准确的预测。然而，实践证明人工神经网络对于建立预测模型十分有效，它能从数据样本中自动学习以前的经验而无需复杂的查询和表述过程，并自动地逼近那些最佳的数据蕴涵的规律。而在预测方面，BP神经网络算法运用最为广泛。本文以人工神经网络理论为基础，BP神经网络算法为依据，研究GDP的预测。根据四川省1997年到2007年近10年来的GDP数据，建立了神经网络预测模型，通过对1997到2006年的GDP数据分析、学习，对2007年GDP进行预测。首先对输入数据进行预处理，再利用多层前馈神经网络BP算法来研究人工神经网络在GDP预测中的应用问题。利用MATLAB数学软件对模型求解，并将预测结果与传统模型相比较。结果表明，用人工神经网络建立的预测模型在GDP预测方面具有一定的理论与应用价值。关键词：GDP；人工神经网络；ＢＰ网络；MATLAB成都理工大学毕业设计（论文）IITheForecastofSichuanProvince’sGDPBasedonANNBPMethodsAbstract:GDPliveswitheveryonevitallyrelated.Itwillnotbeabletoreflectthesituationofacountry'swealthandtheaveragestandardofpeople'sliving,unabletodetermineacountry'sinternationalobligations,enjoypreferentialtreatment,ifthere’snoGDP.Theissuewhichcommonconcernisthathowtoforecastthetrendofthefuture’sGDPaccuratelyandmakeGDPplayareferenceroletotheformulationofnationalpolicies.However,withtheeconomics’rapidlydevelopment,theimpactofGDP’sfactorshasbecamevariety.GDPforecastingmodelhasastrongnon-linear,sotraditionallinearforecastingmodelofGDPisdifficulttoachievemoreaccurateforecasts.However,thePracticehasprovedthattheestablishmentofartificialneuralnetworkpredictionmodelisveryeffective,itcanautomaticallytostudytheexperienceofthepastfromthedatawithoutthecomplexitysearchandexpressionexpression;anditcanautomaticallytoclosetotheregulationwhichfromthebestdata.Intheforecast,BPneuralnetworkalgorithmbeingusedwidely.Inthispaper,takeartificialneuralnetworkastheory,BPneuralnetworkalgorithmasbasis,tostudytheforecastofGDP.AccordingtoSichuanProvincefrom1997to2007,nearly10years'GDPdata,buildupaneuralnetworkpredictionmodeltopredictGDP.Throughthe1997-2006yearGDPdataanalysis,study,toforecasttheGDPof2007.Firstofall,pre-processingtheinputdata,thenusethemulti-layerfeed-forwardneuralnetworkBPalgorithmtostudytheartificialneuralnetworkintheGDPforecast’sproblem.UseMATLABmathematicalsoftwaretooltosolvethemodel.Andthentaketheresultstocomparewiththetraditionalmodel.Andtheresultsshows,theANNforecastingmodelwehaveestablishedintheGDPforecasthasavalueontheoryandapplication.Keywords:GDP;ArtificialNeuralNetwork;BPNeuralNetwork;MATLAB成都理工大学毕业设计（论文）III目录第1章前言......................................................11.1本论文研究背景...............................................11.1.1GDP的定义及概述..........................................11.1.2四川省经济展状况.........................................21.1.3经济预测研究概况及经济预测方法...........................41.1.4人工神经网络国内外研究状况...............................61.1.5人工神经网络在经济预测中的应用...........................61.2本论文主要研究内容及思路.....................................7第2章人工神经网络基本模型及其功能................................92.1人工神经元的模型.............................................92.2人工神经网络的特性..........................................102.3人工神经网络的基本功能......................................112.3.1联想记忆功能............................................112.3.2分类识别功能............................................112.3.3优化计算功能............................................122.3.4非线性映射功能..........................................122.4人工神经网络的基本要素......................................122.4.1神经元功能函数..........................................132.4.2神经元之间的连接形式....................................142.4.3人工神经网络的学习（训练）..............................16第3章BP神经网络概述............................................183.1BP神经网络的结构............................................183.2BP神经元....................................................183.3BP网络......................................................193.3.1正向传播................................................203.3.2反向传播................................................203.4BP神经网路算法的改进........................................223.5BP神经网络设计的一般原则....................................243.5.1BP网络参数设计..........................................243.5.2BP网络结构参数设计......................................25第4章四川省经济预测模型的建立...................................264.1指标的选取..................................................264.2数据的预处理................................................274.2.1数据预处理方法..........................................274.2.2数据的处理..............................................294.3神经网络预测方法设计........................................304.4四川省GDP预测模型..........................................314.5预测模型实例求解及分析......................................32成都理工大学毕业设计（论文）IV4.6神经网络预测与传统预测方法的比较............................354.6.1多元线性回归模型..........................................354.6.2神经网络预测与回归模型预测比较............................35结论.............................................................37致谢.............................................................38参考文献...........................................................39附录：相关程序及数据表.............................................40成都理工大学毕业设计（论文）1第1章前言1.1本论文研究背景1.1.1GDP的定义及概述1.GDP的定义GDP即英文grossdomesticproduct的缩写，也就是国内生产总值。通常对GDP的定义为：一定时期内（一个季度或一年），一个国家或地区的经济中所生产出的全部最终