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暑期学校

2025年7月14日-15日,美国波士顿学院肖志杰教授为2025亚洲计量经济学和统计学暑期学校的学员们带来了主题为“函数型依赖性以及函数型时间序列分析”的课程。

7月14日下午,肖志杰教授围绕“什么是函数型数据(functional Data)”展开了深入浅出的讲解。函数型数据是指每个观测值为一条函数曲线或一个连续的数学对象,其研究已历经三个发展阶段:第一代以独立的实值函数为基础;第二代扩展至复杂数据对象,如多变量函数、具有相关结构的函数、图像及形状数据等;第三代则进一步涵盖了方向数据(directional data)、矩阵数据与网络值数据等更高层次的数据结构。在讲解过程中,讲座还特别阐述了面板数据与函数型数据的区别与联系:前者注重横截面与时间的离散结构,而后者则强调观测随时间或空间的连续变化,两者在建模框架和处理方法上具有显著差异,但也存在可融合之处。

紧接着,肖教授重点介绍了函数型数据在多个领域的广泛应用。在健康科学中,函数型数据可用于描述病人的生命体征曲线;在社会科学中,可分析个体分布的演化和关系;在金融领域,尤其是高频金融数据分析中,函数型方法为刻画市场瞬时动态提供了强有力的工具。在模型方法方面,肖教授系统讲解了多种函数型回归模型。包括scalar-on-functional回归(解释变量为函数,响应变量为标量)function-on-function回归(解释变量和响应变量均为函数),以及functional-on-scalar回归(函数作为响应变量,标量为解释变量)等三类回归模型,其中分位数回归模型是函数型回归模型的重要特例。

此外,肖志杰教授还介绍了广义线性函数型回归模型,扩展了传统回归模型对误差结构与分布的假设,适用于更多实际问题。在理论基础部分,肖志杰教授深入浅出地讲解了Hilbert空间的基本概念,包括内积、范数与算子等。

7月15日下午,肖志杰教授详细介绍了函数型主成分分析(FPCA),对主成分分析(PCA)与函数型主成分分析进行了对比,并与学员展开了热烈的讨论。在此基础上,肖志杰教授进一步探讨了线性分位数回归的估计问题。借助Karhunen–Loève展开,将函数型参数估计问题转化为可行的线性回归形式,使得分位点上的估计更加灵活与稳健。

此外,讲座还介绍了函数型均值与方差的定义与估计方法,以及前沿的分布对分布的回归模型(distribution-on-distribution Regression)。该模型主要解决两个分布之间的关系建模问题,借助Wasserstein几何与切空间(Tangent Space)等工具,有效克服了传统方法在分布型数据分析中的局限。

在最后的实证环节,肖志杰教授展示了一项基于标普500指数的研究,探索指数中成分股的对数收益率在不同分位点之间的关系。该实证充分体现了函数型分位数回归在金融数据建模中的优势,引发现场观众的浓厚兴趣与热烈讨论。

此次课程不仅拓展了与会者对函数型数据的理解与应用视野,也为相关学科的交叉融合与研究提供了新的思路与方法。