基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人民幣匯率預(yù)測(cè)分析

王芮瑩

摘 要 在經(jīng)濟(jì)全球化的形勢(shì)下，匯率是影響中國(guó)整個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的重要因素。因此，對(duì)人民幣/美元匯率進(jìn)行預(yù)測(cè)分析是十分必要的。本文以中國(guó)1985～2014年的人民幣/美元匯率為數(shù)據(jù)樣本，通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)匯率進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。結(jié)果表明，未來(lái)人民幣/美元匯率呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。雖然，目前美聯(lián)儲(chǔ)加息逐漸增強(qiáng)、美元指數(shù)上漲，給人民幣匯率帶來(lái)貶值壓力，但據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，預(yù)估人民幣持續(xù)大規(guī)模貶值的可能性不大。

關(guān)鍵詞 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 匯率 預(yù)測(cè)

一、引言

隨著國(guó)際經(jīng)濟(jì)一體化的迅速發(fā)展，匯率作為各國(guó)貨幣兌換的量尺，在各國(guó)的經(jīng)濟(jì)往來(lái)中起到了不可或缺的作用。在浮動(dòng)匯率制度下，匯率波動(dòng)幅度大、變化突然、波動(dòng)頻繁的特征。各國(guó)匯率變動(dòng)均會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)均衡產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。為此，研究匯率的動(dòng)態(tài)行為特征并對(duì)匯率變化進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)分析，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。新中國(guó)成立初期，我國(guó)采用固定匯率制度，匯率體制缺乏彈性。改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行匯率制度改革，逐漸發(fā)展到以市場(chǎng)供求為基礎(chǔ)、參考一籃子貨幣進(jìn)行調(diào)整、有管理的浮動(dòng)匯率制度。自我國(guó)匯率體制改革以來(lái)，人民幣匯率逐步趨于穩(wěn)定，波動(dòng)頻率與幅度相對(duì)較小，由于基本經(jīng)濟(jì)因素仍在不斷變化，使用傳統(tǒng)的匯率決定模型將會(huì)存在較大的問(wèn)題和困難。因此，本文利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)匯率進(jìn)行訓(xùn)練模擬、預(yù)測(cè)分析，取得了較好的擬合效果。

二、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

BP（Back Propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中使用較為廣泛。

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工作的依據(jù)為：將輸入學(xué)習(xí)樣本對(duì)應(yīng)向前面?zhèn)鞑?，在隱藏層對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)處通過(guò)相應(yīng)功能函數(shù)對(duì)其作用后，將隱藏層中相應(yīng)的隱藏節(jié)點(diǎn)信號(hào)傳輸出去，一直傳遞到輸出層對(duì)應(yīng)的輸出節(jié)點(diǎn)處，即可得到相應(yīng)輸出的結(jié)果。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的這一系列工作機(jī)制及特點(diǎn)，使用該模型對(duì)匯率進(jìn)行預(yù)測(cè)分析是相對(duì)精確的。

（一）預(yù)測(cè)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)

由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的特性，無(wú)法使用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中常見(jiàn)的檢驗(yàn)指標(biāo)檢驗(yàn)其訓(xùn)練效果。因此，本文將采用均方誤差作為判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的性能指標(biāo)。

設(shè)T為真實(shí)匯率值，a為預(yù)測(cè)匯率值，Q為長(zhǎng)度，通過(guò)具體運(yùn)算得到輸出值。本文將使用均方誤差（MSE）作為預(yù)測(cè)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，如下式：

（1）

MSE值越小則擬合效果越好。由于將誤差進(jìn)一步擴(kuò)大后，MSE仍很小，則其反映出相對(duì)精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因此將其作為匯率預(yù)測(cè)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（二）過(guò)擬合問(wèn)題與泛化能力

匯率數(shù)據(jù)序列中存在復(fù)雜的非線性特征，而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是非線性模型的代表，被眾多的學(xué)者應(yīng)用到匯率預(yù)測(cè)中，而且研究表明其預(yù)測(cè)效果比傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)效果好。但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在預(yù)測(cè)過(guò)程中容易出現(xiàn)過(guò)擬合現(xiàn)象，進(jìn)而會(huì)影響預(yù)測(cè)的泛化能力。

因此，在進(jìn)行預(yù)測(cè)分析前，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理是十分重要的。首先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為0～1之間的數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)后利用反歸一化進(jìn)行數(shù)據(jù)還原。對(duì)真實(shí)匯率數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，可以有效防止在預(yù)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的過(guò)擬合現(xiàn)象。

三、匯率理論及預(yù)測(cè)

匯率，是指不同國(guó)家間進(jìn)行貨幣互兌的價(jià)格，它是貨幣的價(jià)格。一般又可劃分為實(shí)際和名義兩種匯率。二者分別是指兩國(guó)間商品的相對(duì)價(jià)格與貨幣的相對(duì)價(jià)格，且能夠相互轉(zhuǎn)換。它們之間的數(shù)量關(guān)系可表示為：名義匯率=實(shí)際匯率*外國(guó)商品價(jià)格/本國(guó)商品價(jià)格。

想要全面理解匯率波動(dòng)的特征，除了需要全面把握和分析匯率決定理論以外，對(duì)于匯率制度的研究也非常重要，因?yàn)閰R率制度直接決定匯率怎樣變化和變化的幅度。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，浮動(dòng)匯率制會(huì)帶來(lái)劇烈的匯率波動(dòng)，并影響到國(guó)際經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的正常運(yùn)行。為了減少匯率風(fēng)險(xiǎn)，了解匯率波動(dòng)情況，預(yù)測(cè)分析匯率是相對(duì)有效的辦法。

（一）數(shù)據(jù)收集

改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)進(jìn)行匯率體制改革，取得顯著成效。隨著匯率體制改革，人民幣匯率逐步趨于穩(wěn)定，但改革之初匯率浮動(dòng)比例仍相對(duì)較大。由于基本經(jīng)濟(jì)因素仍在變化，每年的匯率總會(huì)有所波動(dòng)。本文選取1985～2014年30年間的匯率數(shù)據(jù)作為樣本數(shù)據(jù)，模型樣本數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1中我們可觀察到前十年的匯率波動(dòng)幅度較大，之后數(shù)年匯率的波動(dòng)情況逐步趨于穩(wěn)定，2008年遭受金融危機(jī)，匯率開(kāi)始有所下降。隨著全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，我國(guó)匯率在另一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)間又逐步趨于穩(wěn)定。

（二）預(yù)測(cè)分析

實(shí)驗(yàn)中對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)匯率數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，并繪制出真實(shí)匯率和模擬匯率曲線，（如圖1）我們可以直觀清晰地觀察實(shí)際數(shù)據(jù)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)的差異。這兩條匯率曲線是較為吻合的，只有在峰值突出的地方差異略為顯著。

本文采用平均誤差作為判斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得平均誤差率僅為0.046407%，表明該誤差在可接受范圍內(nèi)。由誤差率可得，在匯率數(shù)據(jù)變化激增時(shí)誤差變化相對(duì)較大，其余誤差均相對(duì)較小，說(shuō)明該模擬曲線和原始曲線的擬合效果較好。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可得到平均準(zhǔn)確率為92.1%，預(yù)測(cè)結(jié)果較為精準(zhǔn)。

基于上述兩個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)表示，該模型應(yīng)用于匯率的預(yù)測(cè)分析是合理的。它可以較為精確的擬合出預(yù)測(cè)曲線，并求出結(jié)果。在本文中對(duì)2015～2017年的匯率進(jìn)行了預(yù)測(cè)，這三年的預(yù)測(cè)值分別為648.0326、667.7332、681.4492。預(yù)測(cè)曲線如圖2所示。

由于引起匯率波動(dòng)的因素很多，對(duì)其未來(lái)的波動(dòng)變化情況做出預(yù)測(cè)是件困難的事。有些模型雖然可以實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)較好的擬合，但預(yù)測(cè)能力較弱。本文將1985年～2014年30年間的數(shù)據(jù)作為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，以樣本均方誤差MSE作為預(yù)測(cè)精度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，該模型不僅在擬合程度上而且在預(yù)測(cè)方面也表現(xiàn)良好。由于其他經(jīng)濟(jì)因素仍在不斷發(fā)生變化，預(yù)測(cè)值會(huì)與真實(shí)值稍有出入。

四、結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)人民幣/美元相關(guān)匯率波動(dòng)序列進(jìn)行了對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)，給出了相應(yīng)分析，并比較模型樣本與對(duì)應(yīng)樣本擬合相關(guān)預(yù)測(cè)效果，簡(jiǎn)要總結(jié)得到以下結(jié)論。通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果分析得出：雖然人民幣升值的壓力很大，但不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模貶值的狀態(tài)，應(yīng)加快匯率形成機(jī)制的改革，同時(shí)應(yīng)降低美元儲(chǔ)備的比例。

由于我國(guó)改革開(kāi)放程度的不斷深化，匯率在我國(guó)整個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的作用越來(lái)越重要，人民幣匯率動(dòng)態(tài)行為也將出現(xiàn)越來(lái)越多的新特征，因此，對(duì)人民幣匯率的研究范圍和深度也將逐漸日益擴(kuò)大。本文在現(xiàn)有的研究條件下，對(duì)人民幣匯率的歷史、現(xiàn)狀和未來(lái)走勢(shì)進(jìn)行了分析，但僅限于人民幣匯率單方面的考察，沒(méi)有涉及匯率對(duì)其他宏觀經(jīng)濟(jì)變量的影響和作用，也未能對(duì)匯率制度進(jìn)行深入探討，這些問(wèn)題需要進(jìn)一步完善與研究。

（作者單位為重慶工商大學(xué)電子商務(wù)及供應(yīng)鏈系統(tǒng)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

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