一种面向明确目标的经济路径推演优化方法、装置及设备

摘要

本发明公开了一种面向明确目标的经济路径推演优化方法、装置及设备，基于历史数据构建初始CGE经济模型；确定需要调整的目标及相关路径，构建用于描述目标值与定量目标间差距的优化目标函数；基于已构建的CGE经济模型的模拟，通过贝叶斯算法，利用最小的代价逼近目标，利用马尔科夫链蒙特卡洛的方法对后验分布进行取样，得到最终路径内的变化幅度。本发明适应性好，可以针对不同目标和路径对方法进行调整；可行性高，可以兼顾实现目标和选择更合理的路径。基于上述优点更好地解决了为实现明确经济指标寻找可行路径的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及数据推演分析、CGE经济模型构建技术领域，尤其是涉及一种面向明确目标的经济路径推演优化方法、装置及设备。

背景技术

在大数据技术、人工智能和仿真的帮助下，有了更多用于了解复杂系统的工具，从而针对一个国家、地区的经济情况进行量化、模拟、分析。通过可计算一般均衡模型（CGE 模型）能够构建模拟国家、地区经济政策对经济状态影响的模型。CGE 模型是以一般均衡理论为思想，通过构建一组可计算的方程式来描述生产者、消费者和各市场之间的关系，而各经济决策行为者基于一系列最优化条件（如企业利润最大化、居民消费最大化等），在市场机制的作用下达到各市场的均衡，最后求解方程组，计算得出各个市场同时达到均衡的均衡数量与均衡价格。CGE 模型的相关技术在经济模拟推演领域已经相对成熟，也在经济学领域被验证有效。CGE 模型可应用于模拟贸易、环境、能源问题等方面，其中最常被用来模拟和评估财政税收政策的实施效果。通过建立宏观经济 CGE 模型以及对所制定政策在经济学模型中的推演，政策制定者可以从量化的角度理解政策对经济形势的影响，能够重点关注相关政策调整带来的总产出、收入分配等方面的变化，进而分析政策对宏观经济的影响，从而帮助经济政策细节制定。

当决策者进行政策规划时往往仅对某个经济指标有明确要求，在优化过程中，此类问题面临的难点是，针对一个定量目标，可能存在多种可以达成的经济政策路径组合，与此同时，在可以达成定量目标的相关的路径参数中，相应政策及其所对应的经济度量指标可能在现实经济世界并不“合理”。这种不合理可能是由多种原因造成的，其中可能的因素包括1）经济模型在输入参数与现实情况较远时，出现经济模型推演结果严重失真的情况；2）相应的经济政策路径参数超出相关政策的允许范围，如过高或过低的税率等；3）模型本身的简化导致一些量化参数之间的关系没有在模型中表现。因为这些不合理的达标经济政策路径参数，使用通常的优化方法可能导致我们无法得到有效的经济政策。

CGE经济模型相关的研究大多开展于以下几个方面，包括模型的建立与拓展，应用方向，参数校准、计算及验证等等。当前的工作对CGE 模型的设立和参数选择进行了广泛研究，但缺少以目标（如GDP增长，进出口额增加等）为导向的合理路径的方案设计。由于CGE经济模型对于使用者的专业性要求高，需要使用者熟练掌握经济学、会计学、数据及计算软件，在大多数场景下难以实现智能的自动数据分析。面向复杂分析任务，传统的方法往往需要大量代码和专业知识，乃至穷举式模拟才能实现。因此，当前宏观经济态势分析与预测中存在的分析能力的缺陷。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现面向明确目标的经济推演路径优化、提高可行性的目的，本发明采用如下的技术方案：

一种面向明确目标的经济路径推演优化方法，包括如下步骤：

步骤S1，基于历史数据构建CGE经济模型，以及模型中经济政策路径参数与各类经济度量的先验分布；

步骤S2，确定需要变更的宏观经济指标以及变更比例，根据决策者能够变更的变量，确定最终达成目标的路径范围，包括投资主导、消费主导和两者共同作用的多种路径组合，根据指定的经济政策路径参数与各类经济度量所对应的目标值，构建用于描述当前目标值与确定下的目标间差距的优化目标函数；

步骤S3，基于当前CGE经济模型以及路径，将合理性函数所构建的先验分布，通过结合优化目标函数组成后验分布，对后验分布进行取样，得到最终路径内的变化幅度。通过对后验分布中参数的改变，我们可以得到既满足达成经济定量目标，又具有现实经济世界合理性的经济政策路径；与传统的人为确定路径方法得到单一方案不同的是，无需人为进行大量模型相关计算，经多次迭代，由仿真优化算法可得到同一路径组合下多种不同的方案。

进一步地，所述步骤S2中的路径选择范围，包括如下路径组合：

组合1，投资主导的路径包括生产税率tvap、地方政府对劳动的补贴transfrslgov、政府投资GSAV、企业投资ENTSAV；

组合2，消费主导的路径包括生产税率、地方政府对劳动的补贴、政府消费EG、居民消费EH；

组合3，两者共同作用的路径组合涵盖以上所有路径，即生产税率、地方政府对劳动的补贴、政府投资、企业投资、政府消费、居民消费。

进一步地，所述步骤S2中的目标函数

其中

进一步地，所述步骤S3中，利用马尔科夫链蒙特卡洛的方法对后验分布进行取样，得到最终路径内的变化幅度，包括如下步骤：

步骤S3.1，基于经济政策路径参数

步骤S3.2，计算

步骤S3.3，随机生成一个服从均匀分布

步骤S3.4，重复以上循环直至达成结束条件。

进一步地，所述步骤S3.1中，建议分布

进一步地，所述步骤S1中采用CGE经济模型，包括企业、居民、政府、省外经济主体和外国经济主体：

企业的税前收入主要包括资本要素收入以及政府对企业的转移支付，支出为企业向政府缴纳的企业所得税以及对居民的转移支付；

居民经济主体遵循消费者效用最大化原则，在收入预算约束下对各类商品的需求存在最优值，要素禀赋以及其他经济主体的转移支付构成了居民的收入来源，除去居民所得税和储蓄，剩余收入为可支配收入；

政府经济主体的收入来源主要是各种税收以及国外对政府的转移支付，支出主要包括对商品的消费以及对各部门的转移支付支出，政府收入减去政府支出的剩余部分为政府储蓄；

省外经济主体是指省外市场，其商品的供应量和需求量分别代表省际出口量和进口量；

外国经济主体是指国外市场，其商品的供应量和需求量分别代表出口量和进口量。

进一步地，所述步骤S1中，构建CGE经济模型，包括如下步骤：

S1.1，基于历史数据构建初始CGE经济模型，使用历史数据进行CGE经济模型的设计和训练；

S1.2，基于合理性函数，构建经济政策路径参数与各类经济度量的先验分布，合理性函数为正取值函数，由一组经济政策路径参数与各类经济度量到正实数域的映射，其取值用于描述该组经济政策路径参数与各类经济度量在现实经济世界中的合理性。

进一步地，所述步骤S1中初始CGE经济模型的构建，包括如下步骤：

步骤S1.1.1，根据测算财政政策与税收政策的效果目标，设置参数；

步骤S1.1.2，基于一般均衡理论，通过构建一组可计算的方程式来表达企业、居民和各市场之间的关系，而各经济决策行为者基于一系列最优化条件（如企业利润最大化、居民消费最大化等），在市场机制的作用下达到各市场的均衡，最后求解方程组，计算得出各个市场同时达到均衡的均衡数量与均衡价格；

步骤S1.1.3，参数估计；函数确定，包括居民效用函数与企业生产函数；利用统计模型估计变量的弹性参数，如采用计量经济模型、GME方法估弹性弹性系数，如采用最小二乘法来估计出口需求价格弹性系数；基于国民经济核算SAM表，通过适时修正RAS方法进行调整；

步骤S1.1.4，CGE经济模型生成，实现政策评估；通过调整参数，模型计算不同政策对 GDP、消费与进出口等宏观指标的影响程度。

一种面向明确目标的经济路径推演优化装置，包括经济模型构建模块、优化目标函数构建模块和路径变化确定模块；

经济模型构建模块，基于历史数据构建CGE经济模型，以及模型中经济政策路径参数与各类经济度量的先验分布；

优化目标函数构建模块，确定需要变更的宏观经济指标以及变更比例，根据决策者能够变更的变量，确定最终达成目标的路径范围，包括投资主导、消费主导和两者共同作用的多种路径组合，根据指定的经济政策路径参数与各类经济度量所对应的目标值，构建用于描述目标值与定量目标间差距的优化目标函数；

路径变化确定模块，基于当前CGE经济模型以及路径，以合理性函数所构建的先验分布，通过结合优化目标函数组成后验分布，对后验分布进行取样，得到最终路径内的变化幅度。通过对后验分布中参数的改变，我们可以得到既满足达成经济定量目标，又具有现实经济世界合理性的经济政策路径；与传统的人为确定路径方法得到单一方案不同的是，无需人为进行大量模型相关计算，经多次迭代，由仿真优化算法可得到同一路径组合下多种不同的方案。

一种面向明确目标的经济路径推演优化设备，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现所述的一种面向明确目标的经济路径推演优化方法。

本发明的优势和有益效果在于：

本发明的一种面向明确目标的经济路径推演优化方法、装置及设备，解决了对某个经济指标有明确要求时，CGE经济模型搜索可能路径遇到的问题，同时考虑CGE经济模型中参数的合理性需求，随时终止演化过程，得到最优CGE经济模型，量化、预测并分析经济政策对经济情况的影响。

附图说明

图1是本发明的方法流程图。

图2是本发明的CGE经济模型构建流程图。

图3是本发明的马尔科夫链蒙特卡洛方法流程图。

图4是本发明的整体框架示意图。

图5是本发明实施例中CGE经济模型结构示意图。

图6是本发明实施例中马尔科夫链蒙特卡洛采样的实现逻辑图。

图7a是本发明实施例中得到的方案1的生产税率调整结果图。

图7b是本发明实施例中得到的方案1的地方政府生产补贴调整结果图。

图7c是本发明实施例中得到的方案1的政府投资调整结果图。

图7d是本发明实施例中得到的方案1的企业投资调整结果图。

图8a是本发明实施例中得到的方案2的生产税率调整结果图。

图8b是本发明实施例中得到的方案2的地方政府生产补贴调整结果图。

图8c是本发明实施例中得到的方案2的政府消费支出调整结果图。

图8d是本发明实施例中得到的方案2的居民消费支出调整结果图。

图9a是本发明实施例中得到的方案3的生产税率调整结果图。

图9b是本发明实施例中得到的方案3的地方政府生产补贴调整结果图。

图9c是本发明实施例中得到的方案3的政府投资调整结果图。

图9d是本发明实施例中得到的方案3的企业投资调整结果图。

图9e是本发明实施例中得到的方案3的政府消费支出调整结果图。

图9f是本发明实施例中得到的方案2的居民消费支出调整结果图。

图10是本发明实施例中实际GDP随迭代次数逐步逼近目标GDP的折线图。

图11是本发明实施例中不同迭代次数下政策的变动幅度折线图。

图12是本发明实施例中设备的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1至图4所示，一种面向明确目标的经济路径推演优化方法，在已建立的CGE经济模型的基础上，利用蒙特卡洛马尔科夫链的方法对后验分布进行取样，得到最终路径内的变化幅度，最终得以通过改变部分输入以实现输出的调整。具体包括如下步骤：

步骤S1，基于历史数据构建CGE经济模型，以及模型中经济政策路径参数与各类经济度量的先验分布；CGE经济模型的总体框架如图5所示。

基于一般均衡理论，通过构建一组可计算的方程式来表达企业、居民和各市场之间的关系，而各经济决策行为者基于一系列最优化条件（如企业利润最大化、居民消费最大化等），在市场机制的作用下达到各市场的均衡，最后求解方程组，计算得出各个市场同时达到均衡的均衡数量与均衡价格。CGE经济模型包括企业、居民、政府、省外和外国经济五大经济主体：企业的税前收入主要包括资本要素收入以及政府对企业的转移支付，支出为企业向政府缴纳的企业所得税以及对居民的转移支付；居民经济主体遵循消费者效用最大化原则，在收入预算约束下对各类商品的需求存在最优值。要素禀赋以及其他经济主体的转移支付构成了居民的收入来源，除去居民所得税和储蓄，剩余收入为可支配收入；政府经济主体的收入来源主要是各种税收以及国外对政府的转移支付，支出主要包括对商品的消费以及对各部门的转移支付支出，政府收入减去政府支出的剩余部分为政府储蓄；省外经济主体是指省外市场，其商品的供应量和需求量分别代表省际出口量和进口量；外国经济主体是指国外市场，其商品的供应量和需求量分别代表出口量和进口量；得到最终的CGE经济模型。包括如下步骤：

步骤S1.1.1，根据测算财政政策与税收政策的效果目标，设置参数；

步骤S1.1.2，基于一般均衡理论，通过构建一组可计算的方程式来表达企业、居民和各市场之间的关系，而各经济决策行为者基于一系列最优化条件（如企业利润最大化、居民消费最大化等），在市场机制的作用下达到各市场的均衡，最后求解方程组，计算得出各个市场同时达到均衡的均衡数量与均衡价格；

步骤S1.1.3，参数估计；（1）确定居民效用函数与企业生产函数等；（2）利用统计模型估计变量的弹性参数，如采用计量经济模型、GME方法估弹性弹性系数，如采用最小二乘法来估计出口需求价格弹性系数；（3）基于SAM表，利用RAS方法进行调整；

步骤S1.1.4，CGE经济模型生成，实现政策评估；通过调整参数，模拟计算不同政策对GDP、消费与进出口等宏观指标的影响程度。

步骤S2，确定需要变更的宏观经济指标以及变更比例，根据决策者能够变更的变量，确定最终达成目标的路径范围，包括投资主导、消费主导和两者共同作用的多种路径组合，根据指定的经济政策路径参数与各类经济度量所对应的目标值，构建用于描述当前目标值与确定下的目标间差距的优化目标函数，具体路径范围，包括如下组合；

组合1，投资主导的路径包括生产税率（tvap）、地方政府对劳动的补贴（transfrslgov）、政府投资（GSAV）、企业投资（ENTSAV）；

组合2，消费主导的路径包括生产税率、地方政府对劳动的补贴、政府消费（EG）、居民消费（EH）；

组合3，两者共同作用的路径组合涵盖以上所有路径，即生产税率、地方政府对劳动的补贴、政府投资、企业投资、政府消费、居民消费；

构建用于描述目标值与定量目标间差距的优化目标函数

其中

步骤S3，基于当前CGE经济模型以及路径，将合理性函数所构建的先验分布，通过结合优化目标函数组成后验分布，对后验分布进行取样，得到最终路径内的变化幅度。通过对后验分布中参数的改变，我们可以得到既满足达成经济定量目标，又具有现实经济世界合理性的经济政策路径；与传统的人为确定路径方法得到单一方案不同的是，无需人为进行大量模型相关计算，经多次迭代，由仿真优化算法可得到同一路径组合下多种不同的方案，如图6所示，包括如下步骤：

步骤S3.1，基于经济政策路径参数

步骤S3.2，计算

步骤S3.3，随机生成一个服从均匀分布

步骤S3.4，重复以上循环直至达成结束条件。

其中建议分布

效果展示：

本发明利用浙江省17年宏观经济数据验证提出的一种基于贝叶斯算法的CGE经济模型在明确目标下的推演方法的有效性。设定的目标为GDP增加6.5%，迭代1000轮，推演得出的3种方案最优结果，其中如图7a至图7d为投资主导的方案1，图8a至图8d为消费主导的方案2，图9a至图9f为投资加消费共同作用的方案3。

以步骤S2.3的方案为例，实际GDP随迭代次数逐步逼近目标GDP的过程如图10所示。

随着迭代次数的增加，实际GDP在不断趋近于目标GDP，等到阶段性达到目标后又会重新开始这一过程，继续去寻找可能更优秀的解，直至迭代结束。

最终解的确定需结合目标函数

在692轮迭代时误差结果（用和目标GDP的差值作为接近目标的度量）和所需代价（用政策累计变动幅度作为合理性的度量，变动幅度越小，结果越合理）均为最小，因此将迭代次数为692轮时的参数作为最优结果，即图9a至图9f展示的方案3，生产税率增加0.466%，地方政府生产补贴增加2.556%，政府投资增加0.677%，企业投资减少0.983%，政府消费支出增加2.846%，居民消费支出增加18.989%。

同时可以得到这三次迭代附近参数的变化也是稳定的，具体如图11所示，即经济模型达到收敛的状态时，政策变动幅度是稳定的。

确定方案之后，政府部门就可以根据政策矩阵制定对应政策进行调整实施，具体可以通过税收、财政和金融等手段来拉动经济增长的“三驾马车”—投资、消费和出口，政策矩阵见下表所示，例如要提升消费可以从税收、财政和行政三大手段采取措施，财政上发放消费券、家电下乡和购车补贴，行政层面可以提高公积金最高贷款额度和取消限购/限售/社保限制。

经济增长的促进方式表

与前述一种面向明确目标的经济路径推演优化方法的实施例相对应，本发明还提供了一种面向明确目标的经济路径推演优化设备的实施例。

参见图12，本发明实施例提供的一种面向明确目标的经济路径推演优化设备，包括存储器和一个或多个处理器，存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现上述实施例中的一种面向明确目标的经济路径推演优化方法。

本发明一种面向明确目标的经济路径推演优化设备的实施例可以应用在任意具备数据处理能力的设备上，该任意具备数据处理能力的设备可以为诸如计算机等设备或装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在任意具备数据处理能力的设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图12所示，为本发明一种面向明确目标的经济路径推演优化设备所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图12所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中的一种面向明确目标的经济路径推演优化方法。

所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是任意具备数据处理能力的设备的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡（Smart Media Card，SMC）、SD卡、闪存卡（Flash Card）等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。