การแตกหักเชิงโครงสร้าง

ในเศรษฐศาสตร์เชิงปริมาณและสถิติ การ เปลี่ยนแปลงโครงสร้างคือการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิดเมื่อเวลาผ่านไปในพารามิเตอร์ของแบบจำลองการถดถอยซึ่งอาจนำไปสู่ ข้อผิดพลาด ในการพยากรณ์ ที่ใหญ่หลวง และความไม่น่าเชื่อถือของแบบจำลองโดยทั่วไป[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]ปัญหานี้ได้รับความนิยมจากDavid Hendryซึ่งโต้แย้งว่าการขาดความเสถียรของสัมประสิทธิ์มักทำให้การพยากรณ์ล้มเหลว ดังนั้นเราจึงต้องทดสอบความเสถียรเชิงโครงสร้างเป็นประจำ ความเสถียรเชิงโครงสร้าง − กล่าวคือ ความไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาของสัมประสิทธิ์การถดถอย − เป็นประเด็นสำคัญในการประยุกต์ใช้แบบจำลองการถดถอยเชิงเส้น ทั้งหมด [ 4 ]
การทดสอบการแตกหักของโครงสร้าง
การเปลี่ยนแปลงเพียงครั้งเดียวในค่าเฉลี่ยโดยมีจุดเปลี่ยนแปลงที่ทราบแล้ว
สำหรับแบบจำลองการถดถอยเชิงเส้นการทดสอบ Chowมักใช้เพื่อทดสอบการเปลี่ยนแปลงค่าเฉลี่ยเพียงครั้งเดียวในช่วงเวลาที่ทราบKสำหรับK ∈ [1, T ] [ 5 ] [ 6 ]การทดสอบนี้ประเมินว่าสัมประสิทธิ์ในแบบจำลองการถดถอยเหมือนกันสำหรับช่วงเวลา[1,2, ..., K ]และ[ K + 1, ..., T ]หรือไม่[ 6 ]
รูปแบบอื่นๆ ของการแตกหักของโครงสร้าง
ความท้าทายอื่นๆ เกิดขึ้นในกรณีที่มี:
- กรณีที่ 1: ทราบจำนวนช่วงการเปลี่ยนแปลงของค่าเฉลี่ย แต่ไม่ทราบจุดเปลี่ยนแปลง
- กรณีที่ 2: จำนวนการเปลี่ยนแปลงค่าเฉลี่ยที่ไม่ทราบแน่ชัด และจุดเปลี่ยนแปลงที่ไม่ทราบแน่ชัด
- กรณีที่ 3: การเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน
การทดสอบ Chowไม่สามารถนำมาใช้ได้ในสถานการณ์เหล่านี้ เนื่องจากใช้ได้เฉพาะกับแบบจำลองที่มีจุดเปลี่ยนที่ทราบ และความแปรปรวนของข้อผิดพลาดยังคงที่ทั้งก่อนและหลังจุดเปลี่ยน[ 7 ] [ 5 ] [ 6 ]มีวิธีการแบบเบย์เซียนเพื่อจัดการกับกรณีที่ยากเหล่านี้ผ่านการอนุมานแบบMarkov chain Monte Carlo [ 8 ] [ 9 ]
โดยทั่วไป การทดสอบ CUSUM (ผลรวมสะสม) และ CUSUM-sq (CUSUM กำลังสอง) สามารถใช้เพื่อทดสอบความคงที่ของสัมประสิทธิ์ในแบบจำลองได้ นอกจากนี้ยังสามารถใช้การทดสอบขอบเขตได้อีกด้วย[ 6 ] [ 10 ]สำหรับกรณีที่ 1 และ 2 การทดสอบsup-Wald (เช่นค่าสูงสุดของชุดสถิติ Wald ), sup-LM (เช่น ค่าสูงสุดของชุดสถิติตัวคูณลากรางจ์ ) และsup-LR (เช่น ค่าสูงสุดของชุดสถิติอัตราส่วนความน่าจะเป็น ) ที่พัฒนาโดยAndrews (1993, 2003) อาจใช้เพื่อทดสอบความไม่เสถียรของพารามิเตอร์เมื่อไม่ทราบจำนวนและตำแหน่งของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง[ 11 ] [ 12 ]การทดสอบเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าเหนือกว่าการทดสอบ CUSUM ในแง่ของกำลังทางสถิติ [ 11 ]และเป็นการทดสอบที่ใช้กันทั่วไปที่สุดสำหรับการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับจำนวนการแตกหักที่ไม่ทราบค่าในค่าเฉลี่ยที่มีจุดแตกหักที่ไม่ทราบค่า[ 4 ] การทดสอบ sup-Wald, sup-LM และ sup-LR เป็นแบบเชิงเส้นกำกับโดยทั่วไป (กล่าวคือค่าวิกฤตเชิง เส้นกำกับ สำหรับการทดสอบเหล่านี้ใช้ได้กับขนาดตัวอย่างnเมื่อn → ∞ ) [ 11 ]และเกี่ยวข้องกับการสมมติว่ามีความแปรปรวนคงที่ตลอดจุดแตกหักสำหรับตัวอย่างที่มีขนาดจำกัด[ 4 ]อย่างไรก็ตาม อาจได้รับ การทดสอบที่แม่นยำด้วยสถิติ sup-Wald สำหรับแบบจำลองการถดถอยเชิงเส้นที่มีจำนวนตัวแปรอิสระคงที่และข้อผิดพลาดปกติที่เป็นอิสระและกระจายเหมือนกัน (IID) [ 11 ]วิธีการที่พัฒนาโดย Bai และ Perron (2003) ยังช่วยให้สามารถตรวจจับการแตกหักของโครงสร้างหลายรายการจากข้อมูลได้[ 13 ]
การทดสอบ MZที่พัฒนาโดย Maasoumi, Zaman และ Ahmed (2010) ช่วยให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงอย่างน้อยหนึ่งรายการในทั้งค่าเฉลี่ยและความแปรปรวน ณจุดเปลี่ยนที่ทราบได้ พร้อมกัน [ 4 ] [ 14 ]การทดสอบ sup-MZที่พัฒนาโดย Ahmed, Haider และ Zaman (2016) เป็นการขยายผลของการทดสอบ MZ ซึ่งช่วยให้สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในค่าเฉลี่ยและความแปรปรวน ณจุดเปลี่ยนที่ไม่ทราบได้[ 4 ]
การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในแบบจำลองการรวมตัวกันของยีน
สำหรับ แบบจำลอง การรวมตัวกันการทดสอบ Gregory–Hansen (1996) สามารถใช้ได้สำหรับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างที่ไม่ทราบค่าหนึ่งรายการ[ 15 ]การทดสอบ Hatemi–J (2006) สามารถใช้ได้สำหรับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ทราบค่าสองรายการ[ 16 ]และการทดสอบ Maki (2012) อนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหลายรายการ
แพ็กเกจทางสถิติ
มีแพ็กเกจทางสถิติ มากมาย ที่สามารถใช้เพื่อค้นหาการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างได้ รวมถึงR [ 17 ] GAUSS และ Stataเป็นต้นตัวอย่างเช่น รายการแพ็กเกจ R สำหรับข้อมูลอนุกรมเวลาจะสรุปไว้ในส่วนการตรวจจับจุดเปลี่ยนของ Time Series Analysis Task View [ 18 ]ซึ่งรวมถึงวิธีการแบบคลาสสิกและแบบเบย์เซียน[ 19 ] [ 9 ]