Гибридная модель прогнозирования регионального индекса цифровизации в условиях турбулентной экономики

Экономико-математические методы и модели
Авторы:
Аннотация:

Неравномерность цифрового развития российских регионов усиливает потребность в прогнозных инструментах, которые пригодны для управленческих решений и при этом сохраняют понятную экономисту логику влияний. Композитные индикаторы цифровизации удобны для мониторинга, однако их динамика чувствительна к структурным сдвигам и смене режимов, что снижает надежность простых трендовых подходов и затрудняет применение непрозрачных моделей в сценарной работе. Цель исследования состоит в разработке гибридной модели прогнозирования регионального интегрального показателя цифровизации, ориентированной на устойчивость при нестабильной динамике и на интерпретируемое представление влияния факторов. Эмпирическая база сформирована авторами в виде региональной витрины «регион-год», объединяющей наблюдаемые значения индекса цифровизации и сопоставимые социально-экономические показатели официальной статистики. Метод исследования основан на двухкомпонентной архитектуре. Нелинейные зависимости факторов задаются интерпретируемым слоем сетей Колмогорова-Арнольда, где влияние каждого признака представлено гладкой одномерной функцией, параметризованной сплайнами. Динамическая часть реализована рекуррентным модулем с хаотической модуляцией, предназначенным для учета инерции и ускоренной перестройки внутреннего состояния модели при смене режима ряда. Для предотвращения «переусложнения» введена процедура выбора сложности сплайнового представления по компромиссу между точностью прогноза на отложенных разбиениях и гладкостью функций влияния. Корректность выводов подтверждается сравнением с базовыми эконометрическими и нейросетевыми решениями, а также абляционными прогонами, отделяющими вклад интерпретируемой нелинейности от вклада динамического механизма. Полученные результаты показывают, что выбор минимально достаточной сложности позволяет удерживать качество прогноза на уровне, сопоставимом с лучшими по метрикам конфигурациями, и одновременно сохранять устойчивую, экономически читаемую форму функций влияния. Интерпретация реберных функций выявляет нелинейные эффекты, включая насыщение влияния масштаба экономики и неоднородную реакцию индекса на параметры рынка труда. Практическая ценность работы связана с возможностью использовать модель как аналитический модуль для мониторинга и сценарной поддержки решений в региональной цифровой политике, поскольку прогноз сопрово- ждается прозрачной структурой влияний факторов.

  • Список литературы

    1. Миролюбова Т.В., Радионова М.В. (2023) Цифровая трансформация и ее влияние на социально-экономическое развитие российских регионов. Экономика региона, 19 (3), 697–710. DOI: 10.17059/ekon.reg.2023-3-7

    2. Акбердина В.В., Наумов И.В., Красных С.С. (2023) Цифровое пространство регионов Российской Федерации: оценка факторов развития и взаимного влияния на социально-экономический рост. Journal of Applied Economic Research, 22 (2), 294–322. DOI: 10.15826/vestnik.2023.22.2.013

    3. Тонких Н.В., Катаев В.А., Кочкина Е.М. (2024) Статистический анализ неравномерности цифровизации регионов РФ и ее влияния на суммарный коэффициент рождаемости. Экономика региона, 20 (1), 92–105. DOI: 10.17059/ekon.reg.2024-1-7

    4. Чурсин А.А., Кокуйцева Т.В. (2022) Разработка методов оценки цифровой зрелости организаций с учетом регионального аспекта. Экономика региона, 18 (2), 450–463. DOI: 10.17059/ekon.reg.2022-2-11

    5. Земцов С.П., Демидова К.В., Кичаев Д.Ю. (2022) Распространение Интернета и межрегиональное цифровое неравенство в России: тенденции, факторы и влияние пандемии. Балтийский регион, 14 (4), 57–78. DOI: 10.5922/2079-8555-2022-4-4

    6. Lythreatis S., Singh S.K., El-Kassar A.-N. (2022) The digital divide: A review and future research agenda. Technological Forecasting and Social Change, 175, art. no. 121359. DOI: 10.1016/j.techfore.2021.121359

    7. Abashkin V., Abdrakhmanova G., Demidkina O. et al. (2024) Digital Economy: 2024, Pocket Data Book, Moscow: ISSEK HSE. DOI: 10.17323/978-5-7598-3102-0

    8. Коровкин В. (2020) Цифровая жизнь российских регионов 2020: что определяет цифровой разрыв? М.: IEMS, Московская школа управления СКОЛКОВО. DOI: 10.13140/RG.2.2.17835. 26400

    9. Кобзев В.В., Бабкин А.В., Скоробогатов А.С. (2022) Цифровая трансформация промышленных предприятий в условиях новой реальности. π-Economy, 15 (5), 7–27. DOI: 10.18721/JE.15501

    10. Абгалдаев В.Ю., Бубнов В.А., Осодоева О.А. (2024) Анализ динамики давления на валют- ный рынок России с использованием модели с переключениями режимов Маркова. Известия Байкальского государственного университета, 34 (2), 277–289. DOI: 10.17150/2500-2759.2024.34(2). 277-289

    11. Скроботов А.А. (2024) Прогнозирование временных рядов при наличии структурных сдвигов. Прикладная эконометрика, 76 (4), 120–139. DOI: 10.22394/1993-7601-2024-76-120-139

    12. Pinto J.M., Castle J.L. (2022) Machine Learning Dynamic Switching Approach to Forecasting in the Presence of Structural Breaks. Journal of Business Cycle Research, 18, 129–157. DOI: 10.1007/ s41549-022-00066-w

    13. Almosova A., Andresen N. (2023) Nonlinear inflation forecasting with recurrent neural networks. Journal of Forecasting, 42 (2), 240–259. DOI: 10.1002/for.2901

    14. Torres J.F., Hadjout D., Sebaa A., Martínez-Álvarez F., Troncoso A. (2021) Deep Learning for Time Series Forecasting: A Survey. Big Data, 9 (1), 3–21. DOI: 10.1089/big.2020.0159

    15. Lim B., Zohren S. (2021) Time-series forecasting with deep learning: a survey. Philosophical Transactions of the Royal Society A, 379 (2194), art. no. 20200209. DOI: 10.1098/rsta.2020.0209

    16. Arsenault P.-D., Wang S., Patenaude J.-M. (2025) A Survey of Explainable Artificial Intelligence (XAI) in Financial Time Series Forecasting. ACM Computing Surveys, 57 (10), art. no. 265. DOI: 10.1145/3729531

    17. Giudici P., Piergallini A., Recchioni M.C., Raffinetti E. (2024) Explainable Artificial Intelligence methods for financial time series. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 655, art. no. 130176. DOI: 10.1016/j.physa.2024.130176

    18. Speith T. (2022) A Review of Taxonomies of Explainable Artificial Intelligence (XAI) Methods. FAcct’22: Proceedings of the 2022 ACM Conference on Fairness, Accountability, and Transparency, 2239–2250. DOI: 10.1145/3531146.3534639

    19. Schwalbe G., Finzel B. (2024) A comprehensive taxonomy for explainable artificial intelligence: a systematic survey of surveys on methods and concepts. Data Mining and Knowledge Discovery, 38, 3043–3101. DOI: 10.1007/s10618-022-00867-8

    20. Černevičienė J., Kabašinskas A. (2024) Explainable artificial intelligence (XAI) in finance: a systematic literature review. Artificial Intelligence Review, 57 (8), art. no. 216. DOI: 10.1007/s10462-024-10854-8

    21. Somvanshi S., Javed S.A., Islam M.M., Pandit D., Das S. (2025) A Survey on Kolmogorov–Arnold Network. ACM Computing Surveys, 58 (2), art. no. 55. DOI: 10.1145/3743128

    22. Barašin I., Bertalanič B., Mohorčič M., Fortuna C. (2025) Exploring Kolmogorov–Arnold Net works for Interpretable Time Series Classification. International Journal of Intelligent Systems, 2025 (1), art. no. 9553189. DOI: 10.1155/int/9553189

    23. Cho S.-Y., Lee S., Kim H.-G. (2025) Forecasting VIX using interpretable Kolmogorov–Arnold networks. Expert Systems with Applications, 294, art. no. 128781. DOI: 10.1016/j.eswa.2025.128781

    24. Livieris I.E. (2024) C-KAN: A New Approach for Integrating Convolutional Layers with Kolmogorov–Arnold Networks for Time-Series Forecasting. Mathematics, 12 (19), art. no. 3022. DOI: 10.3390/math12193022

    25. Zhang Y., Cui L., Yan W. (2025) Integrating Kolmogorov–Arnold Networks with Time Series Prediction Framework in Electricity Demand Forecasting. Energies, 18 (6), art. no. 1365. DOI: 10.3390/en18061365

    26. Yamak P.T., Li Y., Zhang T., Pathan M.S. (2025) Kolmogorov–Arnold networks for time series forecasting: a comprehensive review. Cluster Computing, 28 (14), art. no. 929. DOI: 10.1007/s10586- 025-05574-9

    27. Shahi S., Fenton F.H., Cherry E.M. (2022) Prediction of chaotic time series using recurrent neural networks and reservoir computing techniques: a comparative study. Machine Learning with Appli- cations, 8, art. no. 100300. DOI: 10.1016/j.mlwa.2022.100300

    28. Sun Y., Zhang L., Yao M. (2023) Chaotic time series prediction of nonlinear systems based on various neural network models. Chaos, Solitons & Fractals, 175 (1), art. no. 113971. DOI: 10.1016/j. chaos.2023.113971

    29. Wang M., Qin F. (2024) A TCN-Linear Hybrid Model for Chaotic Time Series Forecasting. Entropy, 26 (6), art. no. 467. DOI: 10.3390/e26060467

     

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Предыдущая статья