全部版块 我的主页
论坛 经济学人 二区 外文文献专区
774 36
2022-06-02
英文标题:
《Agent-Based Model Calibration using Machine Learning Surrogates》
---
作者:
Francesco Lamperti, Andrea Roventini and Amir Sani
---
最新提交年份:
2017
---
英文摘要:
  Taking agent-based models (ABM) closer to the data is an open challenge. This paper explicitly tackles parameter space exploration and calibration of ABMs combining supervised machine-learning and intelligent sampling to build a surrogate meta-model. The proposed approach provides a fast and accurate approximation of model behaviour, dramatically reducing computation time. In that, our machine-learning surrogate facilitates large scale explorations of the parameter-space, while providing a powerful filter to gain insights into the complex functioning of agent-based models. The algorithm introduced in this paper merges model simulation and output analysis into a surrogate meta-model, which substantially ease ABM calibration. We successfully apply our approach to the Brock and Hommes (1998) asset pricing model and to the \"Island\" endogenous growth model (Fagiolo and Dosi, 2003). Performance is evaluated against a relatively large out-of-sample set of parameter combinations, while employing different user-defined statistical tests for output analysis. The results demonstrate the capacity of machine learning surrogates to facilitate fast and precise exploration of agent-based models\' behaviour over their often rugged parameter spaces.
---
中文摘要:
让基于代理的模型(ABM)更接近数据是一个公开的挑战。本文结合有监督机器学习和智能采样,明确地解决了ABMs的参数空间探索和校准问题,建立了一个代理元模型。所提出的方法提供了模型行为的快速准确近似,大大减少了计算时间。在这方面,我们的机器学习代理有助于大规模探索参数空间,同时提供了一个强大的过滤器来深入了解基于代理的模型的复杂功能。本文介绍的算法将模型仿真和输出分析合并到代理元模型中,大大简化了ABM校准。我们成功地将我们的方法应用于Brock和Hommes(1998)资产定价模型和“岛屿”内生增长模型(Fagiolo和Dosi,2003)。针对相对较大的样本外参数组合对性能进行评估,同时采用不同的用户定义统计测试进行输出分析。结果表明,机器学习代理能够在其通常崎岖的参数空间上快速而精确地探索基于代理的模型的行为。
---
分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Economics        经济学
分类描述:q-fin.EC is an alias for econ.GN. Economics, including micro and macro economics, international economics, theory of the firm, labor economics, and other economic topics outside finance
q-fin.ec是econ.gn的别名。经济学,包括微观和宏观经济学、国际经济学、企业理论、劳动经济学和其他金融以外的经济专题
--

---
PDF下载:
-->
二维码

扫码加我 拉你入群

请注明:姓名-公司-职位

以便审核进群资格,未注明则拒绝

全部回复
2022-6-2 14:03:10
使用机器学习代理Francesco Lamperti基于Agent的模型校准*, Andrea Roventini+和Amir Sani2017年4月7日摘要让基于代理的模型(ABM)更接近数据是一个公开的挑战。本文结合有监督的机器学习和智能采样,明确地解决了ABMs的参数空间探索和校准问题,建立了一个代理元模型。所提出的方法提供了模型行为的快速准确近似,显著减少了计算时间。在这方面,我们的机器学习代理有助于大规模探索参数空间,同时提供了一个强大的过滤器来深入了解基于代理的模型的复杂功能。本文介绍的算法将模型仿真和输出分析合并到一个代理元模型中,这有助于快速有效地进行ABM校准。我们成功地将我们的方法应用于Brock和Hommes(1998)资产定价模型和“岛屿”内生增长模型(Fagiolo和Dosi,2003)。根据相对较大的样本外参数组合对性能进行评估,同时采用不同的用户定义的统计测试进行输出分析。结果表明,机器学习代理在基于代理的模型的粗糙参数空间上,能够快速、准确地探索基于代理的模型的行为。关键词:基于agent的模型;标定机器学习;代理元模型。JEL代码:C15、C52、C63。*通讯作者。意大利比萨(Piazza Martiri della Libert\'a)圣安娜高等经济学院,邮编:3356127。电子邮件:f。lamperti@santannapisa.it.+经济研究所、圣安娜高等学府(Pisa)和法国理工大学科学院(Nice)。电子邮件:a。roventini@santannapisa.it.巴黎大学索邦分校和中央研究院。
二维码

扫码加我 拉你入群

请注明:姓名-公司-职位

以便审核进群资格,未注明则拒绝

2022-6-2 14:03:18
电子邮件:reachme@amirsani.com.1本文提出了一种基于agent模型(ABM)的模型标定和参数空间探索的新方法,将有监督机器学习和智能采样相结合,设计了一种新的代理元模型。基于Agent的模型处理社会生态系统的研究,这些系统可以通过一组微观和宏观关系被正确地定义。这个框架的一个问题是,感兴趣的变量的相关统计特性是先验未知的,甚至对建模者来说也是如此。这些属性确实是从异质、有界理性和适应性主体的生态系统之间的重复交互中产生的。因此,无法对系统的动态特性进行分析研究,因果机制的识别并不总是可能的,相互作用会导致关系的出现,而这些关系不能简单地通过聚合微变量来推断(Anderson等人,1972年,Tesfationand Judd,2006年,Grazzini,2012年,Gallegati and Kirman,2012年)。这就提出了一个问题,即寻找合适的工具来研究模型在不同参数设置、随机种子和初始条件下的紧急行为(另见Lee等人,2015)。一旦这项研究成功,人们就可以安全地进行校准、验证,并最终采用政策实践模型(Fagiolo和Roventini,2017年有更多相关内容)。不幸的是,这个过程在实践中很难实现,特别是由于计算时间太长。事实上,许多ABM使用许多参数和相对大量的时间步来模拟复杂系统的演化。
二维码

扫码加我 拉你入群

请注明:姓名-公司-职位

以便审核进群资格,未注明则拒绝

2022-6-2 14:03:21
在校准设置中,这种丰富的表达会导致“维数灾难”,导致参数空间中出现指数数量的临界点,以及多个局部极大值、极小值和鞍点,这会对基于梯度的搜索程序的性能产生负面影响。即使对于小模型,通过可能的参数组合(全因子探索)探索模型行为实际上也是不可能的。预算限制也限制了我们对多目标优化程序的使用,例如多模式优化或小生境优化(有关审查,请参见Li et al.,2013;Wong,2015),以及基于克里格法的程序,因为这些程序需要大量的评估才能收敛到模型参数空间的有意义解释。然而,如果一个模型要对决策者有用,它就必须及时、准确地洞察问题。因此,对于像ABM这样的计算成本高昂的模型来说,为了提供具有丰富表达能力的实际见解,必须在有限的评估预算中对其进行有效校准。传统上,ABM校准涉及三个计算代价高昂的步骤;运行模型,测量校准质量并定位感兴趣的参数。正如过去二十年所述,各种ABM已被应用于研究许多不同的问题,涉及经济学以外的广泛学科,包括生态学(Grimm和Railsback,2013年)、卫生保健(E ffekenet al.,2012年)、社会学(Macy和Willer,2002年)、地理学(Brown et al.,2005年)、生物恐怖主义(Carley et al.,2006年)、医学研究(An和Wilensky,2009年),军事战术(Ilachinski,1997)和许多其他。
二维码

扫码加我 拉你入群

请注明:姓名-公司-职位

以便审核进群资格,未注明则拒绝

2022-6-2 14:03:25
关于ABM在社会科学中的影响的讨论,参见alsoSquazzoni(2010),关于基于代理模型的宏观经济政策评估,参见Fagiolo和Roventini(20122017)。例如,考虑一个具有5个参数的模型,并假设对ABM的单个评估需要在单个计算核心(CPU)上花费5秒。如果通过将每个维度分为10个区间来离散化参数空间,那么10次评估将需要大约6个CPU天来探索。如果对15个时间段进行更好的划分,10次评估大约需要1.5个月,20次评估需要6个月。添加第六个参数需要10年以上的时间。在Grazzini等人(2017年)的研究中,即使是非常简单的模型,这些步骤也占到了估算ABM所需时间的一半以上。最近,克立格法(也称为高斯过程)被用于构建ABM的替代元模型(Salle和Yildizoglu,2014;Dosiset al.,2016,2017c,b;Bargigli et al.,2016),以促进参数空间探索和敏感性分析。然而,即使在Wilson et al.(2015)和Herlands et al.(2015)提出的线性时间扩展中,克里格法也无法合理地应用于具有20个以上参数的大型模型。此外,克里格元模型生成的光滑曲面无法精确逼近mostABMs的粗糙参数空间特征。在本文中,我们通过在参数空间上采用高效、自适应、无梯度的搜索,明确地解决了有效地探索基于agent的模型的复杂参数空间的问题。所提出的方法以半监督的方式利用标记和未标记的参数组合,基于用户定义的fit度量和ABM的特定参数化,构建一个快速、高效的机器学习代理映射统计。
二维码

扫码加我 拉你入群

请注明:姓名-公司-职位

以便审核进群资格,未注明则拒绝

2022-6-2 14:03:28
此过程大大减少了计算时间,同时提供了原始ABM的准确替代。然后,可以使用该代理来详细说明可能的野生参数空间。此外,我们通过识别允许ABM匹配用户所需特性的参数组合来进行校准。传统上,代理元模型用于近似或模拟计算成本高昂的实验或复杂物理现象的模拟模型(见Booker et al.,1999)。特别是,代理提供了一个代理,可用于快速参数空间探索和模型校准。由于其速度优势,代理经常被利用来定位有希望的校准值,并在模型上获得快速直觉。请注意,目标不是返回一个单一的最佳参数,而是所有参数化,这些参数可以积极地将ABM与用户期望的行为识别出来。因此,如果代理近似误差很小,则可以将其解释为在参数空间探索和校准期间对原始ABM的有效且相当好的替代。我们学习代词的方法是多轮的。首先,使用标准采样例程(如准随机SOBOL采样)绘制大量未标记参数。接下来,在ABM中随机抽取一个非常小的池子集,而不进行替代性预评估,确保至少有一个用户期望行为的示例。这些点根据在ABM生成的输出上测量的统计数据进行“标记”,并作为一组“种子”样本,以初始化在第一阶段学习到的代理模型。然后利用第一个代理项预测池中剩余的未标记点的标签。
二维码

扫码加我 拉你入群

请注明:姓名-公司-职位

以便审核进群资格,未注明则拒绝

点击查看更多内容…
相关推荐
栏目导航
热门文章
推荐文章

说点什么

分享

扫码加好友,拉您进群
各岗位、行业、专业交流群