MATLAB是一款功能非常强大的计算机软件,在科学研究和工程实践中得到了广泛的应用。利用它来编制科学研究领域常用的技术、算法、过程,并揭开这些在大多数人眼中极为深奥的数学方法神秘的面纱,使每位科学工作者都能非常容易地使用它们来解决实际问题,是作者学习MATLAB后,结合实际的科学研究经验产生的一个强烈的愿望。本书是作者撰写的MATLAB应用系列之一,此外还包括《模式识别与智能计算的MATLAB实现(第2版)》《最优化方法及其MATLAB实现》。
预测是指对研究对象的未来状态进行估计和推测。它是根据事物发展的历史和现状,综合各方面的信息,运用定性和定量的科学分析方法,揭示客观事物发展过程中的客观规律,并对事物的各种客观现象之间的联系及作用机制做出科学分析,指出各个客观现象未来发展的可能途径和结果。它是随着社会化大生产和科学技术的进步而发展起来的一门科学,其综合了哲学、社会学、经济学、统计学、数学及工程技术等方面的理论与方法。
预测是应用非常广泛的技术,有关这方面的论文数量众多。它既可以用于研究自然现象,又可以用于研究社会现象。将其与不同的实际问题相结合,就产生了不同的预测分支,如社会预测、人口预测、经济预测、市场预测、政治预测、科技预测、军事预测、气象预测等。预测也是一门历史悠久的技术。公元前7世纪至公元前6世纪,古希腊哲学家塞利斯已能通过研究气象气候预测农业收成。在我国公元前4世纪,祖先们就能利用自然界的运行规律,预测自然灾害。在现代,人们更加重视预测技术在各领域的应用。预测技术既可能是简单的,也可能是非常复杂的。对于一些简单事物的发展过程(如生产实践活动),预测可以轻松地得以进行并能“想当然”地很快得出结论。但是当今世界,事物的发展往往不是简单、孤立地进行的,各事物之间相互联系,影响因素多且非常复杂,有些甚至没有办法用适当的数学语言来描述,此时,仅仅依靠经验或人工进行预测就显得无能为力,这时就有必要借助各种技术手段了。事实上,预测的本质就是为择优提供依据,反映在数学上就是最优化计算的问题。所以从这个角度分析,当今的任何一种预测都离不开数学模型和计算机模拟。正是基于这一点考虑,本书以易于学习和应用广泛的MATLAB为基础,将计算机模拟技术与定量预测的基本原理紧密结合起来,对人类各种活动的经典预测进行模拟计算、实验,使得预测的理论简明直观、容易理解与应用。本书的目的是帮助读者掌握和应用现代各类预测技术与方法,结合计算机模拟技术,解决各类活动中各种预测问题。虽然这些技术与方法不能完全阻止人们做出不明智甚至愚蠢的预测,但可以让人们认真思考如何去预测,在遇到难以明辨与取舍的问题的时候能有所帮助和启迪。
本书按照理论基础、算法模型、实例三个内容对预测技术进行阐述,着重介绍算法程序和应用实例,具有较强的指导性和实用性。本书对定性预测技术作简单介绍,而对诸如回归分析、时间序列、神经网络、灰色系统等现在较为常用的定量预测技术进行了较为详细的介绍。尽管书中较为详尽地列举了经典而常用的预测技术,但由于实际预测问题的种类繁多、不胜枚举,而且还不断有新问题出现,所以不可能列举出所有的问题来。本书旨在“授人以渔”,予以预测方法的引导和思维的启发,需要读者加以融会贯通和思考引申,从而达到“触类旁通、举一反三”的目的。
本书的出版得到了北京航天航空大学出版社的大力支持,陈守平编辑在本书内容、编排等多个方面提出了宝贵的意见,书中还参考了许多学者的研究成果,在此一并表示衷心的感谢!
由于作者水平、精力及时间有限,加之书的内容较多,程序较多,书中难免存在疏漏,恳请读者不吝赐教,提出宝贵的意见和建议,以匡所不逮。读者可以登录北京航空航天大学出版社的官方网站,选择“下载专区”→“随书资料”下载本书配套的程序代码。也可以关注“北航科技图书”微信公众号,回复“ 3334”可获得本书的免费下载链接。还可以登录MATLAB中文论坛,在本书所在版块(https://www.ilovematlab.cn/forum-277-1.html)下载相应代码。下载过程中遇到任何问题,请发送电子邮件至goodtextbook@126.com 或致电010 82317738咨询处理。书中给出的程序仅供参考,读者可根据实际问题进行完善或自行改写,以提升自己的编程实践能力。
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作 者
2020年5月