Detail předmětu

Stochastické procesy

FIT-SSPAk. rok: 2015/2016

Předmět obsahuje úvod do teorie náhodných procesů: Typy a základní vlastnosti, kovarianční funkce, spektrální hustota, stacionarita a ergodicita, příklady typických procesů, časové řady a jejich vyhodnocení, parametrické a neparametrické metody, identifikace period, ARMA procesy. Aplikace metod pro vypracování projektu vyhodnocení a predikci časových řad s podporou statistického software Statistica a Minitab.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

doc. RNDr. Vítězslav Veselý, CSc.

Zajišťuje ústav

Fakulta strojního inženýrství (FSI)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají potřebné znalosti z významných partií teorie náhodných procesů, které jim umožní posuzovat a vytvářet stochastické modely technických jevů a procesů založené na těchto metodách a realizovat je na počítači.

Prerekvizity

Základy teorie pravděpodobnosti a matematické statistiky.

Způsob a kritéria hodnocení

Aktivní účast ve cvičení, referáty na cvičení, prokázání základních dovedností pro praktickou analýzu dat na PC, kvalita vypracování samostatného projektu.

Osnovy výuky

Osnova přednášek:
  1. Stochastický proces, trajektorie, příklady, klasifikace stochastických procesů.
  2. Konzistentní systém distribučních funkcí, striktní a slabá stacionarita.
  3. Momentové charakteristiky: střední hodnota, autokorelační a parciální autokorelační funkce, spektrální hustota.
  4. Poissonův proces.
  5. Statistická analýza Poissonova procesu.
  6. Markovské procesy.
  7. Procesy zrodu a zániku.
  8. Markovské řetězce, pravděpodobnosti přechodů, vlastnosti.
  9. Homogenní Markovovy řetězce, klasifikace stavů a stacionární pravděpodobnosti.
  10. Časové řady, stacionarita, ergodicita.
  11. Odhady trendu a metody predikce.
  12. AR a MA procesy.
  13. ARMA procesy.

Osnova počítačových cvičení:
  1. Statistický software Statistica, Statgraphics, Matlab.
  2. Načítání a vizualizace dat. Simulace.
  3. Popisná statistika časové řady.
  4. Momentové charakteristiky stochastického procesu.
  5. Vybrané vlastností Poissonova procesu - praktické užití.
  6. Reálné úlohy na Poissonův proces, aplikace v teorii spolehlivosti, analýza poruchovosti.
  7. Markovský proces - příklady, modely hromadné obsluhy, hledání limitních pravděpodobností stavů.
  8. Yuleův proces růstu - výpočet pravděpodobností stavů, úlohy na aplikace procesu růstu a zániku
  9. Markovské řetězce - praktické příklady, sestavení matice pravděpodobností přechodu, výpočet pravděpodobností stavů pro homogenní řetězec.
  10. Praktické určení klasifikace stavů, výpočet stacionárních pravděpodobností.
  11. Metoda klouzavých součtů pro časovou řadu, exponenciální vyrovnávání, odhady trendu.
  12. Výpočet autokorelační funkce a parciální autokorelační, proces AR(1) a MA(1).
  13. Identifikace modelu, výpočet predikce s využitím výpočetního software.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy teorie stochastických procesů a s používanými pravděpodobnostními metodami pro popis jejich dynamiky. Pozornost bude věnována zejména markovským procesům a stacionárním procesům a statistickému zpracování naměřených časových řad. Ve cvičení se studenti naučí na simulovaných nebo reálných datech prakticky aplikovat získané teoretické poznatky, a to například v oblastech analýzy spolehlivosti, hromadné obsluhy, analýzy procesů růstu a zániku apod.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Cvičení je kontrolované a o náhradě zameškané výuky rozhoduje učitel cvičení.

Doporučená literatura

  • Cipra, T.: Analýza časových řad s aplikacemi v ekonomii. 1. vyd. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1986. 246 s.
  • Brockwell, P.J., Davis, R.A.: Time series: Theory and Methods. 2nd edition 1991. Hardcover: Corr. 6th printing, 1998. Springer Series in Statistics. ISBN 0-387-97429-6.
  • Hamilton, J.D.: Time series analysis. Princeton University Press, 1994. xiv, 799 s. ISBN 0-691-04289-6.
  • Anděl, J.: Statistická analýza časových řad. Praha: SNTL, 1976.
  • Ljung, L.: System Identification-Theory For the User. 2nd ed., PTR Prentice Hall: Upper Saddle River, 1999.
  • Brockwell, P.J., Davis, R.A.: Introduction to time series and forecasting. 2nd ed., New York: Springer, 2002. xiv, 434 s. ISBN 0-387-95351-5.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IT-MGR-2 magisterský navazující

    obor MBS , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MBI , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MMI , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MMM , libovolný ročník, zimní semestr, povinně volitelný
    obor MPV , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný
    obor MSK , libovolný ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Vítězslav Veselý, CSc.

Osnova

  1. Stochastický proces, trajektorie, příklady, klasifikace stochastických procesů.
  2. Konzistentní systém distribučních funkcí, striktní a slabá stacionarita.
  3. Momentové charakteristiky: střední hodnota, autokorelační a parciální autokorelační funkce, spektrální hustota.
  4. Poissonův proces.
  5. Statistická analýza Poissonova procesu.
  6. Markovské procesy.
  7. Procesy zrodu a zániku.
  8. Markovské řetězce, pravděpodobnosti přechodů, vlastnosti.
  9. Homogenní Markovovy řetězce, klasifikace stavů a stacionární pravděpodobnosti.
  10. Časové řady, stacionarita, ergodicita.
  11. Odhady trendu a metody predikce.
  12. AR a MA procesy.
  13. ARMA procesy.

Cvičení na počítači

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. RNDr. Vítězslav Veselý, CSc.

Osnova

  1. Statistický software Statistica, Statgraphics, Matlab.
  2. Načítání a vizualizace dat. Simulace.
  3. Popisná statistika časové řady.
  4. Momentové charakteristiky stochastického procesu.
  5. Vybrané vlastností Poissonova procesu - praktické užití.
  6. Reálné úlohy na Poissonův proces, aplikace v teorii spolehlivosti, analýza poruchovosti.
  7. Markovský proces - příklady, modely hromadné obsluhy, hledání limitních pravděpodobností stavů.
  8. Yuleův proces růstu - výpočet pravděpodobností stavů, úlohy na aplikace procesu růstu a zániku
  9. Markovské řetězce - praktické příklady, sestavení matice pravděpodobností přechodu, výpočet pravděpodobností stavů pro homogenní řetězec.
  10. Praktické určení klasifikace stavů, výpočet stacionárních pravděpodobností.
  11. Metoda klouzavých součtů pro časovou řadu, exponenciální vyrovnávání, odhady trendu.
  12. Výpočet autokorelační funkce a parciální autokorelační, proces AR(1) a MA(1).
  13. Identifikace modelu, výpočet predikce s využitím výpočetního software.