【正文】 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題 目 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中國(guó)人口預(yù)測(cè)算法研究 姓 名 宋 波 學(xué)號(hào) 1109064036 所在院(系) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 信息與計(jì)算科學(xué)1102班 指導(dǎo)教師 趙 暉 完成地點(diǎn) 陜西理工學(xué)院 2015年 5 月25日陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中國(guó)人口預(yù)測(cè)算法研究 作 者：宋 波（陜理工學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)1102班，陜西 漢中 723000）指導(dǎo)教師：趙 暉 [摘要]我國(guó)現(xiàn)正處于全面建成小康社會(huì)時(shí)期,人口發(fā)展面臨著巨大的挑戰(zhàn),經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日益尖銳。我國(guó)是個(gè)人口大國(guó)、資源小國(guó)，這對(duì)矛盾將長(zhǎng)期制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)未來(lái)人口的發(fā)展趨勢(shì)，制定合理的人口規(guī)劃和人口布局方案具有重大的理論意義和實(shí)用意義。本文介紹了人口預(yù)測(cè)的概念及發(fā)展規(guī)律等。首先，本文考慮到人口預(yù)測(cè)具有大量冗余、流動(dòng)范圍和數(shù)量擴(kuò)大的特性，又為提高人口預(yù)測(cè)的效果，因此，使用歸一化對(duì)人口數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，該方法不需要離散化原數(shù)據(jù)，這樣就保證了人口預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和原始數(shù)據(jù)的信息完整性。其次，本文提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)的優(yōu)化算法，該算法避免了人們?cè)陬A(yù)測(cè)中參數(shù)選擇的主觀性而帶來(lái)的精度的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)了人口預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，為說(shuō)明該算法的有效性，又設(shè)計(jì)了幾種人們通常所用的人口模型和灰色預(yù)測(cè)模型算法，并用相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了良好的效果，即本文算法的人口預(yù)測(cè)最為準(zhǔn)確，其預(yù)測(cè)性能明顯優(yōu)于其他算法，而這主要是參數(shù)的選擇對(duì)于增強(qiáng)預(yù)測(cè)性方面的影響，最終導(dǎo)致人口預(yù)測(cè)精確度。同時(shí)，在算法的穩(wěn)定性和擴(kuò)展性方面，該算法也明顯優(yōu)于其他算法?？紤]出生率、死亡率、人口增長(zhǎng)率等因素的影響，重建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)人口數(shù)量。[關(guān)鍵詞] 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 人口模型 灰色預(yù)測(cè)模型 軟件Population projections based on neural networksAuthor: Song Bo(Grade11,Class 2, Major in Information and puting science, Mathematics and puter science Dept. Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000,Shaanxi)Tutor:Zhao HuiAbstract：Our country is now in the period of building a moderately prosperous society, demographic development is faced with great challenges, the contradiction between economic and social development and environmental protection increasingly sharp. Our country is populous country, resources small country, this contradiction will have long hindered the development of economy and society. Accurately predict the future demographic trends, population planning and development of rational population distribution program has great theoretical and practical significance. This paper introduces the concept of population projections and development law and so on.Firstly, taking into account the population predicted to have a lot of redundancy, to expand the scope and volume of flow characteristics, but also to improve the population projections of the effect, therefore, the use of normalized data were processed on the population, which does not require discrete raw data, this ensures that the population forecast accuracy and pleteness of information the original data. Secondly, this paper presents an optimization algorithm based on neural network prediction, the algorithm avoids the people in the forecast parameters and risks subjectivity accuracy, and enhance the accuracy of population projections. Meanwhile, in order to show the effectiveness of the algorithm, and designed several people population model is usually used and the gray prediction model and algorithm, and tested using the same data, obtained good results, that population is the most accurate prediction algorithm, which forecast outperforms other algorithms, which mainly affect the selection parameters for enhanced predictability, eventually leading to population forecasting accuracy. Meanwhile, in the stability and scalability algorithm, the algorithm is also significantly better than the other algorithms.Consider the impact of fertility, mortality, population growth and other factors, rebuild the neural network model to predict population. Key words:Neural network population model grey prediction model software 目錄1. 緒論 1 引言 1 研究的背景及意義 1 1 2 人口預(yù)測(cè)發(fā)展及研究現(xiàn)狀 2 基本目標(biāo)及主要內(nèi)容 2 組織結(jié)構(gòu) 3 3（模型） 3 4 研究領(lǐng)域及理論 4 6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型研究概述 6 6 6 7 7 8： 8 算法 8 9 10 模型預(yù)測(cè) 10 模型的求解 13 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人口預(yù)測(cè)模型 15 18 數(shù)據(jù)來(lái)源說(shuō)明 18 實(shí)驗(yàn)步驟 19 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及分析 19 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 20致謝 22參考文獻(xiàn) 23附錄 241. 緒論 引言中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，人口的增長(zhǎng)影響和制約著國(guó)家各個(gè)方面的發(fā)展，有效的預(yù)測(cè)人口數(shù)量，制定合理政策，將有利于國(guó)家的綜合發(fā)展。人口預(yù)測(cè)是一個(gè)重要的理論和實(shí)際問(wèn)題。傳統(tǒng)的人口預(yù)測(cè)方法主要有生物增長(zhǎng)模型、灰色預(yù)測(cè)、回歸分析等方法，這些方法在人口預(yù)測(cè)領(lǐng)域起到一定的作用，但是在建立模型時(shí)都要對(duì)模型進(jìn)行假設(shè)。由于真實(shí)模型往往是非線性的。如果在一些簡(jiǎn)單的模型下進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬。結(jié)果往往不能達(dá)到較好的效果。文獻(xiàn)[57]中提出的模型，雖有預(yù)測(cè)功能，其預(yù)測(cè)精度不高，誤差較大，且復(fù)相關(guān)系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)處于失真狀態(tài)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，提供了解決這類問(wèn)題的一種有效辦法。中國(guó)自古以來(lái)是一個(gè)人口大國(guó)。新中國(guó)成立后, 我國(guó)人口進(jìn)入飛速發(fā)展階段。1949年到1957年8年時(shí)間，人口增長(zhǎng)了1億；1964年總?cè)丝诔^(guò)7億，1969年總?cè)丝诔^(guò)8億，1974年總?cè)丝诔^(guò)9億。這一時(shí)期每增長(zhǎng)１億人時(shí)間間隔為5年。中國(guó)人口凈增長(zhǎng)率波動(dòng)比較劇烈。80年代以后, 由于我國(guó)實(shí)行了計(jì)劃生育,人口膨脹得到了有效的控制。實(shí)行近30年來(lái),使我國(guó)少生了4億多人,為中國(guó)現(xiàn)代化建設(shè),全面實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),同時(shí)也為世界人口控制做出了杰出貢獻(xiàn)。但是由于中國(guó)人口基數(shù)大,人口增長(zhǎng)問(wèn)題依然十分嚴(yán)峻。 在我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程中必須實(shí)現(xiàn)人口與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展,而人口問(wèn)題始終是制約我國(guó)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。要發(fā)展,必須進(jìn)一步控制人口數(shù)量,提高人口質(zhì)量,改善人口結(jié)構(gòu)。對(duì)中國(guó)未來(lái)人口的準(zhǔn)確預(yù)測(cè),能夠?yàn)橹袊?guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重大決策提供科學(xué)依據(jù),這對(duì)加速推進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此,根據(jù)已有數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法,對(duì)中國(guó)人口做出分析和預(yù)測(cè)是一個(gè)重要問(wèn)題。 研究的背景及意義 人口問(wèn)題始終是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的核心問(wèn)題,中國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家,占據(jù)著世界19%的人口比重,居于首位。所以處理好中國(guó)的人口問(wèn)題對(duì)促進(jìn)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要。當(dāng)前的計(jì)劃生育人口政策是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策,實(shí)施于1976年,它主要是針對(duì)當(dāng)時(shí)我國(guó)人口大量增加、人口發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平極不相應(yīng)等現(xiàn)象提出來(lái)的。實(shí)施30多年來(lái),取得了相應(yīng)的成效,在中國(guó)人口基數(shù)很大的情況下,有效地遏制了人口過(guò)快增長(zhǎng),提高了全民族的人口質(zhì)量,同時(shí)為國(guó)家積聚了財(cái)富,優(yōu)化了人均資源水平,開辟了一條具有中國(guó)特色的人口可持續(xù)發(fā)展道路,但是任何違背人口自然規(guī)律的措施都是有兩面性的,在取得目標(biāo)成績(jī)的同時(shí),當(dāng)前人口政策所帶來(lái)的另一方面的負(fù)面影響逐漸顯現(xiàn)出來(lái),進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),中國(guó)的人口、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境形勢(shì)發(fā)生了很大變化。出現(xiàn)了諸如人口出生性別比例失調(diào),勞動(dòng)力市場(chǎng)供給不足,老齡化趨勢(shì)愈演愈烈等現(xiàn)象,這些都影響著中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程,成為目前亟待解決的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì),20世紀(jì)與21世紀(jì)之交,我國(guó)的人口年齡結(jié)構(gòu)率先步入老年型,2000年,%,%,%,農(nóng)村已達(dá)38%。這些對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展都提出了新的挑戰(zhàn),中國(guó)的人口問(wèn)題也面臨著新的研究環(huán)境。人口數(shù)量、質(zhì)量和年齡分布等因素直接影響一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源分配、社會(huì)保障、社會(huì)穩(wěn)定和城市活力。對(duì)此，單純的人口數(shù)量控制(如已實(shí)施多年的計(jì)劃生育)不能體現(xiàn)人口規(guī)劃的科學(xué)性。政府決策部門需要更詳細(xì)、更系統(tǒng)的人口分析技術(shù)，為人口發(fā)展策略的制定提供指導(dǎo)和依據(jù)。隨著對(duì)人口規(guī)劃精準(zhǔn)度要求的提高，通過(guò)數(shù)學(xué)方法來(lái)定量計(jì)算各種人口指數(shù)的方法日益受到重視，這就是人口控制與人口預(yù)測(cè)。準(zhǔn)確的人口預(yù)測(cè)為制定合理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。例如，要制定生育計(jì)劃，就必須知道未來(lái)婦女的生育率；要制定社會(huì)保障體系，就必須知道未來(lái)老年人口動(dòng)態(tài)變化量。這些都離不開人口預(yù)測(cè)。政府可以根據(jù)這些未來(lái)人口信息狀況，結(jié)合社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展決策時(shí)，通過(guò)調(diào)控人口的方法對(duì)未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使勞動(dòng)力資源得到充分地開發(fā)和利用，社會(huì)資源得到合理分配，并采取措施提前應(yīng)對(duì)由老齡化，低生育率等人口因素而可能產(chǎn)生的社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，從而使社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，人口問(wèn)題始終是制約我國(guó)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。我國(guó)人口發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段，近年來(lái)中國(guó)的人口發(fā)展出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)，例如，老齡化進(jìn)程加速、出生人口性別比持續(xù)升高，以及鄉(xiāng)村人口城鎮(zhèn)化等因素，這些都影響著中國(guó)人口的增長(zhǎng)。全面建成小康社會(huì)時(shí)期是我國(guó)社會(huì)快速轉(zhuǎn)型期，人口發(fā)展面臨著前所未有的復(fù)雜局面，人口安全面臨的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。從歷史的角度看,本論文研究具有深刻的歷史意義（人口預(yù)測(cè)與人口控制歷來(lái)是人口研究中的重要課題,實(shí)施準(zhǔn)確的