2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу 1, 2, 3  След.
 
 Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение10.10.2011, 14:48 


17/10/08

1313
Представим себе такую задачу. Некоторый трейдер занимается торговлей некоторой ценной бумаги. Есть история котировок этой бумаги, а также история нескольких десятков параметров, которые, предположительно, влияют на котировку. Больше ничего нет, параметры выбрал и предоставил сам трейдер.

Математически формально ставится задача подбора такой функции, которые бы имела максимальный выигрыш по истории котировок. На входе функции в каждый момент времени – состояние счета и параметры, на выходе – объем покупки/продажи. Целевая функция составляется так, чтобы учитывались следующие критерии:
* Искомая функция была бы как можно проще (короче ее запись)
* Функция как можно больше выигрывала
* Не имела бы провалов
Трейдер может дать примерные рекомендации, каким образом будет составлена целевая функция.

Обращаю вниманию, что искомый объект – функция.

Вопрос: отражает ли найденная таким образом функция некоторый закон биржи на рассмотренном интервале времени (т.е. является (математической) моделью), или же это просто аппроксимация?

Я свое видение обязательно напишу, но хотелось бы сначала услышать другие мнения.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение16.10.2011, 11:09 
Аватара пользователя


21/01/09
3925
Дивногорск
mserg в сообщении #491305 писал(а):
Вопрос: отражает ли найденная таким образом функция некоторый закон биржи на рассмотренном интервале времени (т.е. является (математической) моделью), или же это просто аппроксимация?

Это просто аппроксимация, являющаяся математической моделью.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение16.10.2011, 20:45 


17/10/08

1313
Другие говорят, что это просто аппроксимация. Или модель, и не аппроксимация вовсе. И т.д.

Интересно само объяснение, а не простая декларация что это такое.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение16.10.2011, 22:43 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
Раз тут математика не ради себя самой, значит, математическая модель.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 00:01 
Аватара пользователя


16/10/11
124
В вашем случае это одно и то же.

Модель это объект изучения, который создаётся из исходного объекта подходом так называемого абстрагирования. Абстрагирование состоит в отбрасывании от природы объекта (содержащей бесконечное количество черт) черты предположительно не важные для исселедуемой проблемы. Работа ведётся с оставшимися важными чертами.

Аппроксимацией же является создание такого матем.объекта который с одной стороны будет проще исходного матем.объекта, а с другой стороны будет похож (в определённых рамках) на исходный.

И в том и в другом определения похожи - идёт упрощение объекта которое не приводит к потере важных деталей (для какой-то конкретной задачи) в свойствах и поведении объекта. Результат любой аппроксимации есть модель.

Однако в вашем случае модель не равная понятию закона. Вы всего лишь нашли упрощение облака эмпирически полученных точек. Часто делается предположение что найденная аппроксимирующая модель это проявление закона. Но это только предположение, не то что бы совсем беспочвенное, но и мало чем подтверждённое. Аргументы такие. Если речь идёт о регрессии - то тип функции вы выбираете из головы и перебором нескольких таких типов находите наиболее оптимальный. А что если вы просто не догадались опробовать нужный тип. А что если ваш процесс испытывает постоянное изменение влияющих на него законов (что в трейдинге очень вероятно), а вы на всё поле значений "натягиваете" одну единственную модель. Если речь идёт об искусственных нейронных сетях то ситуация еще хуже. Аппроксимации вы находите модель но из этого только предполагаете что нашли закон.

Для того чтобы говорить в этой ситуации о законе вам нужно построить теорию экономических процессов. И если модель созданная по этой теории будет вести себя так же как бумаги на бирже - ура! вы нашли закон. Но в экономике это трудно. Связано это со слишком сложным поведением исследуемых объектов.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 06:19 
Заслуженный участник


11/05/08
32166

(Оффтоп)

synphara в сообщении #493263 писал(а):
Модель это объект изучения, который создаётся из исходного объекта подходом так называемого абстрагирования.

Вообще-то математическая модель -- это попросту набор уравнений, который худо-бедно, да описывает ситуацию. И получаемый неким абстрагированием, да; но это уж само собой разумеется.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 14:43 


17/10/08

1313
Некоторые отказываются назвать найденное математической моделью. Наверное, проблема здесь вот в чем.

* Математическая модель предполагает ПРОЕКЦИЮ «РЕАЛЬНОГО МИРА» в «математику»
* Аппроксимация предполагается ЗАМЕНУ одного «математического объекта» другим

Пока математическую модель строит только человек, вопросов не возникает. Но в сценарии, что я описал, имеет место два этапа:
1. Человек находит некоторые данные, которые, предположительно, связаны с выигрывающей функцией
2. Далее, математически ставится задача, где на входе данные – а на выходе функция.
Второй этап как бы оторван от человека. На входе – это параметры, заданные таблично функции и т.п. Собственно в задаче подборе функции получается, что реального мира как бы и нет – только «математические объекты» - числа, векторы, и т.д. На этом основании некоторые делают вывод, что на выходе получается аппроксимация, а не модель.

Кстати говоря, определения математической модели довольно размыто. А когда задача подбора модели ставится математически формально, то приходится собирать критерии, что же есть модель. Примеры:
* Математическая модель должна отражать только существенные моменты, несущественные должны быть отброшены. В постановке задачи выше есть критерий простоты («длины формулы») и максимума выигрыша, за счет компромисса которых и должны быть отброшены несущественные детали.
* Модель должна соответствовать принципу Оккама: из всех моделей, обладающей приемлемой точностью, наиболее достоверна самая простая. В нашем случае положено, что простота = «длина формулы», т.е. подбирается наиболее достоверная модель. По этой же причине нейросети, полиномы с большим числом членов, и т.п. отсекаются, т.к. «длина формулы» у них за счет коэффициентов - чудовищная.
* Модель должна работать за пределами данных, на которых она получена. Для этого берется примерно 90% данных для подбора функции, а остальные 10% используются для проверки.


Есть еще одна существенная деталь: любая модель может работать при соблюдении определенных условий. На момент создания модели часть условий неизвестны. Например, законы Ньютона не работают в микромире. Это же не значит, что Ньютон ошибался, заблуждался, был дурак или занимался лженаукой.
То же самое, на мой взгляд, происходит и с биржей. Только там, дополнительно, существенен фактор времени – модели могут перестать работать через некоторое (неизвестное) время. Те, кто решит пользоваться моделями, всегда имеет это в виду риск того, что модель со временем обломится.

В реальной жизни подробные модели иногда вообще не строят из-за дороговизны. Например, есть завод, выпускающий некоторую продукцию. У него есть множество заказов со сроками, которые он должен бы выполнить. Но есть проблемы с тем, что некоторые заказы могут быть отменены, а другие неожиданно появиться. Поэтому ежедневное производство просто ориентируется на средний объем имеющихся на данный момент заказов. Некоторые внедряют CRM и мониторят продукцию на складах у дистрибьюторов, а то и в магазинах. Но это уже другая модель, более точная. И неизвестно, что выгоднее, более простая или более точная модель, т.к. более точная (с CRM) поедает ресурсы предприятия.

Поэтому, для себя я вижу задачу сделать инструмент подбора моделей. А не научить всех и вся, как нужно жить, что учесть, что может случиться и т.п. Это не исключает, конечно, ни вопросы, ни советы заказчику.

Вот так и возник демаркационный вопрос об аппроксимации и математической модели.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 15:35 
Аватара пользователя


16/10/11
124
Цитата:
Поэтому, для себя я вижу задачу сделать инструмент подбора моделей. А не научить всех и вся, как нужно жить, что учесть, что может случиться и т.п. Это не исключает, конечно, ни вопросы, ни советы заказчику.


У меня всё-таки назревает вопрос. Какой именно метод вы собираетесь использовать и именно какие модели вы собираетесь строить.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 15:47 
Заслуженный участник


27/04/09
28128
mserg в сообщении #493418 писал(а):
Вот так и возник демаркационный вопрос об аппроксимации и математической модели.
Да тут хоть горшком назови, только в печь не ставь. Какая разница, как называть?

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 16:12 


17/10/08

1313
Черновик тут:
http://np-soft.ru/downloads/automodel.zip
То что я сумасшедший - мне уже сообщили и не раз, поэтому можно не повторяться.

Область применения - это подбор моделей по эспериментальным данным. Особенно это касается задач с неопределенностью - производственный пример приводил выше. Ну, можно и некоторые другие задачи решать. Например, находить точные или приближенные аналитические решения функциональных уравнений, дифференциальных уравнений, и действительно, можно делать аппроксимацию. См. например тут:

post421557.html#p421557

Насчет того как назвать - разница есть.
Вот приходите Вы к потенциальному заказчику и говорите: "У вас есть данные - я могу по ним построить модель". Тут же прибегает какай-нибудь старый пе... специалист, и заявляет: это просто аппроксимация, верить этому нельзя, а это - тыкая в меня, просту чудак на букву М. Вот, мы, тут, такие, умные, успешные, с опытом, у нас справка (ученая степень), и т.д. И все - сам ничего не может, и другим не даст.
Когда говорят об аппроксимации - то в массовом сознании это полиномы, сплайны, нейросети, и т.д. - это, по большому счету, никому не интересно.

Лично для меня ключая разница - это сам критерий подбора. Он соответствует тому, что называется моделью.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 17:30 
Заслуженный участник


11/05/08
32166
Вот не надо путаться в терминологии. "Модель" -- это некоторая математическая схема, описывающая ту или иную задачу (естественно, с определённой идеализацией). "Аппроксимация" же -- это просто синоним слова "приближение", когда эта самая схема рассчитывается не точно, а лишь приближённо.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 18:09 


17/10/08

1313
Все-таки математическая модель описывает реальность; слово "задача" здесь не вполне корректно.

А путаница возникает очень просто. Представим себе историю котировок некоторой бумаги. Допустим, что есть желание предсказать ее поведение в будущем. То, что будет построено, будет довольно трудно классифицировать, т.к. по условиям задачи можно опереться только на таблично заданную функцию (история котировок). Вот и получается - замена табличной функции другой функцией, близкой табличной.

Я свое мнение уже высказал - критерий при подборе модели иной, чем при аппроксимации.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 18:33 
Аватара пользователя


16/10/11
124
Я так понимаю что вы хотите создать систему которая будет постоянно менять модель под изменившиеся условия. Т.е. либо вы просто чаще собираетесь аппроксимировать, либо пытаетесь применить что-то уникальное. Возможно второе - но 36 страниц читать - нет времени. Можете двумя абзацами изложить в чём отличие? Вот этот самый "критерий подбора" - он в чём?

Например аппроксимация методом наименьших квадратов в качестве критерия подбора использует минимальность суммы ошибок, которая ищется через решение системы диф.уравнений (т.е. берётся, например, уравнение прямой, туда впихивается ошибка, всё суммируется, диференцируется и приравнивается к нулю - при решении находится экстремум). Аппроксимация нейронными сетями идёт через алгоритмический подбор оптимума, который ищется рядом методов, например скорейшим спуском в детализации обратного распространения ошибки. "Критерием подбора" фактически является вектор ошибки - численная оценка неправильного ответа сети.

Ваш "критерий подбора" результат работы которого вы не хотите называть аппроксимацией, но хотите называть математической моделью - он в чём состоит?

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 21:21 


17/10/08

1313
Критерии см. в самом первом сообщении. Если Вы найдете в той постановке задачи вектор квадратичной ошибки, требование некоей близости, приближение или что-либо подобное – я, наверное, соглашусь, что это аппроксимация.

 Профиль  
                  
 
 Re: Отличие математической модели от аппроксимации
Сообщение17.10.2011, 21:34 
Аватара пользователя


16/10/11
124
Там задача в наиболее обобщённом виде. Конкретные методы там не изложены. Её можно решать и через квадратичную ошибку, и через нейронную сеть, и построив экономическую модель, подкреплённую реально работающей теорией. Вы как бы просто заявляете желание построить модель которая с одной стороны упрощает объект, а с другой как можно чаще выигрывает. Кроме желания там ничего нет. Исходя из такого условия нельзя нельзя ответить на исходный вопрос: сказать строите ли вы экономическую модель или только аппроксимацию.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 37 ]  На страницу 1, 2, 3  След.

Модераторы: Karan, Toucan, PAV, maxal, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group