Universidad de SonoraReconocimiento
de Patrones
07
Unidad 7 · 1.5 semanas

Series de tiempo

Pronosticar respetando el orden del tiempo.

Presentaciones

  • Series de tiempo: estructura y validación

    Componentes y STL, autocorrelación, estacionariedad, pronósticos de referencia, MASE contra MAPE y validación hacia adelante, con la temperatura de Hermosillo y el caso de Google Flu Trends.

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  • Modelos ARIMA

    Modelos con memoria: AR(1), un AR(p) como regresión sobre los rezagos, ACF y PACF, diferenciación, SARIMA por máxima verosimilitud y cómo crece la incertidumbre con el horizonte.

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  • Pronosticar con aprendizaje automático

    Rezagos y calendario, la fuga de las variables exógenas, estrategias recursiva y directa, LightGBM y redes, e intervalos con pérdida cuantil.

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Las presentaciones se abren en una pestaña nueva. Usa las flechas o la barra espaciadora para avanzar, o para ver todas las láminas y f para pantalla completa.

Libretas de ejemplo

  • El clima de Hermosillo: tendencia, estacionalidad y cómo validar un pronóstico

    33 años de temperatura diaria: ciclo anual, anomalías, autocorrelación, pronósticos de referencia por horizonte y por qué la validación cruzada aleatoria engaña con series.

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  • La curva de Keeling: pronosticar el CO₂ con ARIMA

    AR, MA y SARIMA desde sus propiedades con el CO₂ de Mauna Loa hasta 2014, elegidos por AIC, diagnosticados y comparados con lo que pasó hasta 2026.

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  • Pronosticar la demanda de bicicletas hora por hora

    Las próximas 24 horas con atributos rezagados sin fuga, origen móvil, LightGBM y una red en PyTorch, estrategias multipaso e intervalos con pérdida cuantil.

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Laboratorio

  • Laboratorio 7 · Validación temporal y modelos autorregresivos desde cero

    Origen móvil, pronósticos ingenuos, MASE, autocorrelación y un AR(p) con pronóstico recursivo para la temperatura de Hermosillo; cuánto engaña la validación cruzada barajada. Se verifica automáticamente.

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Los laboratorios son para practicar y no cuentan para la calificación.

DataCamp

Cursos y proyectos de esta unidad que forman parte de la calificación. Ver Evaluación.

Lecturas

  • Hyndman y Athanasopoulos (2021). Forecasting: Principles and Practice, 3.ª ed. OTexts. Capítulos 2, 3, 5, 9 y 10–12.
  • Box, Jenkins, Reinsel y Ljung (2015). Time Series Analysis: Forecasting and Control, 5.ª ed. Capítulos 3, 4 y 9.
  • Makridakis, Spiliotis y Assimakopoulos (2022). M5 accuracy competition. International Journal of Forecasting 38. Secciones 3 y 4.

Autoevaluación

12 preguntas. Responde, verifica y lee la explicación. No cuenta para la calificación y nada se guarda.

0 de 12 correctas
Pregunta 1

La ACF muestral de la temperatura diaria de Hermosillo vale −0.79-0.79 en el rezago de 182 días. ¿Qué indica eso?

Pregunta 2

Sea yt=yt−1+εty_t = y_{t-1} + \varepsilon_t, con y0=0y_0 = 0 y εt\varepsilon_t ruido blanco de varianza σ2=4\sigma^2 = 4. ¿Cuánto vale Var⁡(y25)\operatorname{Var}(y_{25})?

Pregunta 3

Para pronosticar la temperatura a 7 días, un bosque aleatorio con rezagos, medias móviles, día del año y año tiene MAE de 1.75 °C con validación cruzada aleatoria de 5 pliegos, 2.37 °C con origen móvil y 2.19 °C en los años siguientes. ¿Por qué la validación cruzada aleatoria salió tan optimista?

Pregunta 4

Si convertimos los datos y los pronósticos de temperatura de grados Celsius a kelvin, el MAPE no cambia, pero el MASE sí.

Pregunta 5

Un proceso AR(1) yt=0.8 yt−1+εty_t = 0.8\,y_{t-1} + \varepsilon_t tiene ruido blanco con varianza σ2=1\sigma^2 = 1. ¿Cuál es la varianza de yty_t? (Dos decimales.)

Pregunta 6

La ACF muestral de una serie tiene una sola barra significativa, en el rezago 1, y su PACF decae alternando de signo. ¿Qué modelo sugiere la identificación de Box y Jenkins?

Pregunta 7

Para pronosticar con una caminata aleatoria yt=yt−1+εty_t = y_{t-1} + \varepsilon_t, con Var⁡(εt)=σ2\operatorname{Var}(\varepsilon_t) = \sigma^2, ¿cuál es la varianza del error de pronóstico a hh pasos?

Pregunta 8

Si la prueba de Ljung–Box sobre los residuos de un ARIMA da un valor pp grande, eso garantiza que los intervalos de predicción del modelo tendrán la cobertura prometida en datos futuros.

Pregunta 9

Para pronosticar las rentas de bicicletas de mañana a las 8 h con información hasta hoy a las 20 h (h=12h = 12), ¿cuál de estos atributos produce fuga del futuro?

Pregunta 10

Con la estrategia recursiva, un modelo a un paso se aplica hh veces metiendo sus propios pronósticos en la ventana. ¿Por qué su error suele crecer más con el horizonte que el de la estrategia directa?

Pregunta 11

Para la pérdida cuantil ρτ(u)=u (τ−1[u<0])\rho_\tau(u) = u\,(\tau - \mathbb{1}[u < 0]) con u=y−qu = y - q, la derivada de la pérdida esperada es L′(q)=F(q)−τL'(q) = F(q) - \tau. Si Y∼Uniforme(0,200)Y \sim \text{Uniforme}(0, 200), ¿qué pronóstico qq minimiza la pérdida esperada con τ=0.9\tau = 0.9?

Pregunta 12

Si un modelo de LightGBM entrenado con objective="quantile" para τ=0.1\tau = 0.1 y τ=0.9\tau = 0.9 da intervalos que en el periodo de prueba contienen solo el 64 % de los valores reales, hay un error de programación: por construcción, la cobertura debe ser 80 %.