Time Series Forecasting là gì? Giới thiệu các thuật ngữ, các phương pháp dự báo, và ứng dụng thực tế

Bài blog này khám phá khái niệm Time Series Forecasting, giải thích các thuật ngữ cơ bản, trình bày các phương pháp dự báo phổ biến và nêu bật các ứng dụng thực tiễn của chúng trong các lĩnh vực khác nhau.

1. Tổng quan về Dự báo chuỗi thời gian

Dự báo chuỗi thời gian (Time Series Forecasting) là một phương pháp phân tích dữ liệu mà trong đó các quan sát được thu thập theo thời gian. Các bài toán dự báo này thường liên quan đến việc dự đoán giá trị trong tương lai dựa trên các dữ liệu trước đó. Ví dụ, việc dự đoán giá cổ phiếu, thời tiết hoặc doanh số bán hàng trong các tháng tiếp theo đều là những ứng dụng phổ biến của kỹ thuật này.

A graphical representation of time series

2. Các thuật ngữ cơ bản

Trước khi đi sâu vào các phương pháp và ứng dụng của dự báo chuỗi thời gian, chúng ta cần hiểu một số thuật ngữ cơ bản:

Chuỗi thời gian (Time Series): Là tập hợp các quan sát cùng một biến được ghi nhận theo thứ tự thời gian. Ví dụ: nhiệt độ hàng ngày, doanh thu hàng tháng.
Tương quan (Autocorrelation): Là mối quan hệ giữa giá trị trong chuỗi thời gian tại thời điểm t và giá trị của nó tại thời điểm t-k.
Xu hướng (Trend): Là thay đổi dài hạn trong chuỗi dữ liệu, có thể tăng, giảm hoặc không có xu hướng.
Mùa vụ (Seasonality): Là các biến động lặp lại theo chu kỳ trong dữ liệu, thường liên quan đến các khoảng thời gian cố định như tháng hoặc quý.
Nhiễu (Noise): Là phần biến động trong dữ liệu không thể giải thích được bằng xu hướng hoặc mùa vụ, thường là ngẫu nhiên.

3. Các phương pháp dự báo chuỗi thời gian

Dưới đây là một số phương pháp phổ biến trong dự báo chuỗi thời gian:

3.1. Phương pháp trung bình di động (Moving Average)

Phương pháp trung bình di động là một trong những kỹ thuật đơn giản và phổ biến nhất. Nó giúp làm mượt dữ liệu bằng cách lấy giá trị trung bình của một số điểm dữ liệu gần đây.

Moving Average concept

Công thức tính trung bình di động: [ MAt = \frac{1}{n} \sum{i=0}^{n-1} x{t-i} ] Trong đó (n) là số lượng điểm dữ liệu được tính trung bình.

3.2. Phương pháp ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average)

ARIMA là một mô hình thống kê rất phổ biến cho việc dự đoán chuỗi thời gian. Nó kết hợp ba phần: tự hồi quy (AR), tích phân (I), và trung bình di động (MA).

Cấu trúc tổng quát của mô hình ARIMA: [ ARIMA(p, d, q) ] Trong đó: (p): số lượng các đại lượng tự hồi quy, (d): số bậc sai khác động, (q): số lượng các đại lượng trung bình động.

3.3. Mô hình SARIMA (Seasonal ARIMA)

SARIMA mở rộng mô hình ARIMA bằng cách thêm các yếu tố mùa vụ vào mô hình, giúp phù hợp hơn với dữ liệu có sự thay đổi theo mùa.

SARIMA model

3.4. Mô hình Holt-Winters

Mô hình Holt-Winters là một phương pháp dự báo mạnh mẽ cho chuỗi thời gian có xu hướng và tính mùa vụ. Nó sử dụng ba tham số: xu hướng, mùa vụ và mức độ.

Holt-Winters

3.5. Mô hình LSTM (Long Short-Term Memory)

Mô hình LSTM là một loại mạng nơ-ron sâu, rất hiệu quả trong việc xử lý dữ liệu chuỗi thời gian. Nó đặc biệt mạnh mẽ khi cần nhận diện các mô hình lâu dài trong dữ liệu.

LSTM model

4. Các ứng dụng thực tế

Dự báo chuỗi thời gian có rất nhiều ứng dụng trong thực tiễn, từ kinh doanh đến y tế. Dưới đây là một số ví dụ tiêu biểu:

4.1. Dự báo doanh thu

Các doanh nghiệp thường sử dụng dự báo chuỗi thời gian để dự đoán doanh thu trong tương lai, từ đó lên kế hoạch sản xuất và tiếp thị.

Revenue forecasting

4.2. Dự báo nhu cầu

Doanh nghiệpmô hình hóa nhu cầu trong các ngành hàng tiêu dùng, thực phẩm, đồ uống… để điều chỉnh nguồn hàng và giảm thiểu lãng phí.

Demand forecasting

4.3. Dự báo số lượng khách hàng

Ngành dịch vụ như nhà hàng, khách sạn cũng dự báo số lượng khách hàng để chuẩn bị nhân lực và tối ưu hóa nguồn lực.

Customer forecast

4.4. Dự báo giá cổ phiếu

Trong tài chính, các nhà đầu tư áp dụng dự báo chuỗi thời gian để dự đoán biến động giá của cổ phiếu, giúp đưa ra quyết định đầu tư đúng lúc.

Stock price forecasting

4.5. Dự báo thời tiết

Các tổ chức dự báo thời tiết sử dụng chuỗi thời gian để dự đoán các hiện tượng thời tiết, từ đó cảnh báo kịp thời cho cộng đồng.

Weather forecasting

5. Kết luận

Dự báo chuỗi thời gian là một lĩnh vực phong phú và đa dạng, cung cấp nhiều công cụ và phương pháp để phân tích và dự đoán các hiện tượng theo thời gian. Hiểu rõ các thuật ngữ, phương pháp và ứng dụng thực tế sẽ giúp bạn áp dụng tốt hơn trong công việc và nghiên cứu của mình. Hy vọng bài viết này đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về dự báo chuỗi thời gian.

Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi hoặc muốn thảo luận thêm về chủ đề này, hãy để lại ý kiến của bạn trong phần bình luận dưới bài viết nhé!

Time Series Forecasting là gì? Giới thiệu các thuật ngữ, các phương pháp dự báo, và ứng dụng thực tế

1. Tổng quan về Dự báo chuỗi thời gian

2. Các thuật ngữ cơ bản

3. Các phương pháp dự báo chuỗi thời gian

3.1. Phương pháp trung bình di động (Moving Average)