2025年, 第45卷, 第8期　刊出日期：2025-08-15

  

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  基于动态分解的电力现货价格预测建模方法研究

  王博, 袁佳鑫, 叶雪, 郝俊

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2363-2375. https://doi.org/10.12341/jssms240834

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  针对电力现货价格时序的高波动性和复杂性, 研究提出了基于小波变换与轻量级梯度提升决策树(light gradient boosting machine, LGBM) 的组合预测模型. 通过引入滚动时间窗口与小波变换实现电力现货价格序列的动态多尺度分解, 提取各频率特征以降低其模态复杂性的同时还可以有效规避数据泄露问题. 研究利用LGBM算法的复杂非线性特征提取能力进行预测建模. 为了验证模型的有效性, 研究采用山西省电力现货市场数据对提出的组合预测模型进行实证分析. 结果表明: 文章提出的动态分解组合预测模型在均方根误差、平均绝对误差和决定系数等多个关键性能指标上均优于长短期记忆模型、支持向量机、弹性网络回归模型以及极致梯度提升模型等主流预测方法, 其中决定系数$R^2$达到0.9792, 表现出较高的预测精度. 同时, 文章所提模型在不同市场条件下均表现出稳健性和适应性, 为电力市场参与者提供了可靠的预测工具, 有助于优化交易策略、降低市场风险.
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  公共医疗体系中私有化改革的优化策略及其影响研究

  张钰, 李凯丽, 王金亭

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2376-2388. https://doi.org/10.12341/jssms240640

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  私有化改革被视为减少公立医疗体系等待时间的有效策略. 文章着重探讨两种私有化改革模式: 一是竞争模式, 即允许私立医院进入市场与公立医院竞争; 二是合作模式, 即公立医院与私立医院为实现共同目标而协作. 文章采用排队模型刻画患者的问诊过程, 分析不同私有化改革下公立医院与私立医院的服务速率与诊疗价格调控, 并研究不同改革模式对医联服务覆盖的患者数量、患者等待时间、患者效用及社会整体福利的影响. 研究发现, 竞争模式能够显著缩短患者等待时间, 进而扩大医疗服务覆盖的患者数量, 提升患者效用和社会福利; 而合作模式虽然也能减少患者的等待时间, 但在提升患者数量、患者效用以及社会福利方面则表现出不确定性, 只有在公私合作医院的服务容量较大或私有化程度较高时, 才能有效促进医疗服务覆盖的患者数量、患者效用以及社会福利的提升. 最后, 私立医院在选择合作或竞争模式时, 主要取决于政府给予公立医院的补贴率以及公私合作医院追求自身利益的私有化水平. 具体而言, 当补贴率或私有化水平较高时, 私立医院更倾向于选择合作模式; 反之, 则更倾向于选择竞争模式.
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  考虑软硬双重时间窗和新鲜度动态变化的生鲜品分配与冷链配送联合优化问题研究

  张煜炜, 李珍萍, 李鑫, 张紫婷, 房勇

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2389-2411. https://doi.org/10.12341/jssms240843

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  针对生鲜品新鲜度等级随时间动态变化的特性, 研究了具有多层级新鲜度的生鲜品分配和冷链配送联合优化问题. 考虑了软硬双重时间窗约束和客户对产品新鲜度的要求, 以不同层级新鲜度产品分配和冷链配送路径为决策变量, 在满足车容量约束、硬时间窗约束和产品新鲜度要求的前提下, 以车辆的固定成本、运输成本、制冷成本、违反软时间窗的惩罚成本、产品货损成本和客户缺货损失之和最小化为目标函数, 构建了生鲜品分配与冷链配送联合优化模型, 结合模型特点设计了基于自适应大邻域搜索的两阶段混合启发式算法. 利用Solomon数据集构造算例, 分别用Gurobi软件和两阶段启发式算法进行求解, 验证了模型的正确性和两阶段启发式算法的快速有效性; 进一步将联合优化结果与分阶段优化策略进行对比, 验证了将生鲜品分配与冷链配送进行联合优化的必要性, 结果显示, 联合优化策略可以显著降低生鲜品过期变质的货损成本和客户缺货损失, 使总配送成本平均下降43%左右. 最后通过一个实际案例, 验证了算法在解决实际问题中的效果.
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  基于匮乏成本的实物捐助筛选与组织能力建设协调研究

  燕波涛, 王熹徽, 樊彧, 邵建芳, 王军

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2412-2427. https://doi.org/10.12341/jssms240851

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  在应对各种各样的突发事件时, 社会各界的实物捐助是应急物资的重要来源之一. 然而, 一旦缺乏合适的协调与管理, 实物捐助可能会阻塞其他应急物资的运输通道, 造成“物资集聚”现象, 对应急救援工作造成妨碍. 对实物捐助进行筛选是解决这一问题的有效途径, 但目前并没有研究考虑如何进行筛选, 以及需要投入多少人手进行筛选的问题. 因此, 文章将实物捐助的筛选与救援组织的能力建设相结合, 通过排队系统模拟实物捐助的到达与处理过程, 并采用匮乏成本作为衡量指标, 选择最佳的筛选和能力建设策略以优化实物捐助的救援效果. 文章考虑了不进行筛选、筛选能力充足以及筛选能力不足这三种情况, 建立了相应的优化模型并进行了数值模拟计算. 结果表明, 大多数情况下筛选会提高实物捐助的总效用, 在预算充足时救援组织会优先满足完全筛选能力, 但同时也会注重预算分配的均衡性.
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  基于空间计量和DEA模型的协同创新效率的特征演化

  宋平凡, 陈旭, 戴前智, 李琳, 雷西洋

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2428-2446. https://doi.org/10.12341/jssms240227

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  文章基于空间计量和两阶段共享投入DEA模型,测度了选取的2012-2020年中国30个省(市)区域协同创新效率,并分析了区域协同创新效率的演化特征和动态变化趋势. 研究表明: 1)目前中国区域协同创新发展情况呈现“东高西低”的情形,经济发达地区的协同创新效率一般高于经济相对落后的地区.2)协同技术研发效率呈现倒V形的变化趋势,而协同成果转化效率的变化趋势则与协同技术研发效率变化相反. 另外,在样本研究年份期间,中国整体的协同成果转化效率实现了对协同技术研发效率的反超.3)中国省际间的协同总体创新效率发达地区和落后地区的差距在扩大,呈现出一定的两级分化现象.东部地区相比较其他地区更注重于协同成果转化能力, 同时,东部地区的协同总体创新效率也领先于其他地区. 4)东、中、西以及东北区域间的差异是中国省际协同创新效率差异的主要原因,且区域间差异对总体差异的贡献一直在变大. 5)在对京津冀和长三角两处典型区域协同创新共同体分析中,发现考虑区域协同创新后,技术研发效率和成果转化效率均高于未考虑协同创新的情形,但京津冀协同创新共同体的协同创新效率在技术研发环节和成果转化环节均体现了一定优势,长三角科技创新共同体则在成果转化环节体现了十分明显的协同创新优势.
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  A股市场的隐性因子模型——基于特征排序框架的深度学习

  吴宏旭, 房勇, 邓智斌

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2447-2465. https://doi.org/10.12341/jssms240199

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  随着深度学习技术的快速发展, 其在资产定价领域的应用受到了广泛关注. 文章深入探讨了因子定价模型的理论基础, 并结合深度学习技术, 提出了一种基于特征排序并以深度神经网络为主体所构建的隐性因子模型. 该模型克服了传统因子模型在处理非线性问题和假设检验方面的局限, 同时采用合理的激活函数以准确地模拟真实的投资组合构建过程. 在对中国A股市场的实证分析中, 文章提出的深度神经网络模型在样本外预测表现上显著超越了基准模型, 并在均方有效前沿投资组合构建中实现了最高的累计收益和夏普比率. 此外, 通过对模型输出的梯度特征重要度分析, 发现A股市场的月度收益率受交易类特征的影响最为明显, 体现了中国股市作为一个发展中市场的特点. 文章为深入理解隐性因子模型的构建, 以及A股的市场行为模式提供了新的见解.
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  基于标尺竞争的激励性输配电成本规制方法研究

  雷西洋, 邱炜艳, 程媛媛

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2466-2483. https://doi.org/10.12341/jssms240119

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  新一轮电力体制改革确立了以“准许成本+合理收益”为核定准则的输配电定价机制.这种基于成本的监管机制逐渐难以适应新时期电力行业的高质量发展要求,亟需将有效的激励机制和不同区域的电网企业面临的异质性经营环境纳入输配电定价机制的设计.为此,文章提出了一种将标尺竞争规制模型与meta-frontier超效率DEA模型相结合的激励性输配电成本规制方法.首先, 将25家省级电网企业根据外部环境的相似性分为六个群组,并计算其共同前沿下和群组前沿下的经营效率. 其次,根据各电网企业的效率表现将其分为三种情形针对性地设计成本补偿方案,激励群组内部和全国范围内均效率表现优异的电网企业进一步改进绩效,保护由于受到外部环境影响导致全国范围内绩效表现一般的电网企业的生产积极性.研究发现: 1) 各省级电网企业基于文章方法得到的准许成本有所提高,准许成本调整之和明显下降; 2) 少数电网企业基于文章方法获得正向的激励,大多数电网企业获得负向激励. 最后,结合研究结果提出了一些输配电价改革的政策建议.
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  基于改进得分函数的单值中智序决策信息系统的近似约简与规则提取

  王聪, 骆公志

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2484-2499. https://doi.org/10.12341/jssms240125

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  为有效解决序决策信息系统的模糊信息、偏好信息和噪声信息的问题,结合单值中智集与概率粗糙集模型,构建一种基于改进得分函数的新单值中智概率粗糙集模型.首先,综合考虑单值中智数的模糊性和人为偏好性定义了一种改进的得分函数,以此确定对象间的优势关系;其次,为提高模型的容错能力,引入条件概率阈值构建了单值中智概率粗糙集模型,依据概率下、上近似约简的性质设计了一种基于辨识矩阵的近似约简方法与规则提取算法.应用实例验证了新提出方法的有效性和适用性.
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  不同权力结构下考虑绿色水平的物流服务供应链社会责任协调优化

  杨丽, 沈书剑, 陈静

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2500-2516. https://doi.org/10.12341/jssms240138

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  在高质量发展和“双碳”目标背景下, 物流服务供应链社会责任,特别是绿色物流服务需要亟待提高和加强. 文章从不同权力结构视角,采用博弈理论对由政府、物流服务商、物流集成商组成的三级供应链,分别探讨无契约无补贴、无契约有补贴、有契约有补贴协调下,各利益相关主体决策对绿色水平、相关利润、总社会责任效应的影响.研究结果表明, 物流集成商社会责任水平越高, 绿色水平越高.无契约无补贴时, 物流集成商社会责任水平存在一定的阈值范围.不同权力结构和补贴契约组合叠加下,物流服务商主导时采用收益共享有补贴, 绿色水平较高;物流集成商主导时采用成本分担有补贴, 绿色水平较高.
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  基于动态NSBM模型的中国大气环境效率研究

  付应雄, 谢华俊, 詹静静, 张欣

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2517-2534. https://doi.org/10.12341/jssms240135

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  针对当前中国日益严峻的大气环境污染问题,进行有效的大气环境效率评估显得尤为关键.文章提出考虑系统内部结构和相邻时期跨期活动的动态网络松弛测度(NSBM)模型来动态评价中国省际大气环境效率.该模型克服了传统网络数据包络分析(DEA)方法中忽视结转变量滞后影响的不足.运用该模型对选取的2016-2021年中国30个省(市、自治区)的大气环境整体及其各子阶段效率进行了分析.实证结果表明: 1) 从总体上看,中国东部地区大气环境整体效率和各子阶段效率得分均高于中西部地区; 2)低污染物产生效率-高大气污染物治理效率或高污染物产生效率-低大气污染治理效率是部分省份大气环境整体效率低下的主要原因;3) 在京津冀地区,北京和天津相较于河北省具有更高的大气环境整体效率和各子阶段效率.
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  考虑进口中断风险的大豆供应链涟漪效应影响机制与对策

  王翠霞, 刘一麟

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2535-2553. https://doi.org/10.12341/jssms240198

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  为系统分析大豆进口中断风险涟漪效应对供应链绩效动态且深远的影响, 形成有效的应对策略, 文章建立包含进口和国内供给、国内市场库存及需求构成的三级大豆供应链系统动力学模型, 模拟展示不同进口中断程度对中国大豆市场库存、价格以及需求等的级联影响; 通过参数调控仿真, 分析大豆产能提升和饲用豆粕减量替代两项政策对供应链涟漪效应的缓释作用. 研究表明: 1) 进口中断对国内大豆市场库存和价格会产生较大的负面影响, 如果中断持续较长时间, 则可能出现长时间的供不应求、大豆市场价格暴涨且长时间难以回到正常价格的局面, 涟漪效应危害大且时间长; 2) 大豆进口中断事件对于国内市场价格的影响滞后于其对大豆市场库存的影响. 因此, 若中断持续时间不长, 其对国内市场价格的影响不大; 3)由于提高大豆单产水平和扩大种植面积能力有限, 实施大豆产能提升策略对于削减涟漪效应的负面影响效果甚微; 4)豆粕减量替代政策对于进口中断后的市场库存下滑、市场价格上涨的抑制作用效果较明显. 随着饲料中豆粕比例的减少, 进口中断对大豆市场库存、市场价格的负面级联影响都明显减小, 最小供需比例增加, 供不应求的时间明显缩短.
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  基于BB步长的自适应加速随机方差缩减算法

  余天慧, 龙宪军

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2554-2566. https://doi.org/10.12341/jssms250160

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  随机方差缩减类算法是求解大规模机器学习的有效方法, 近年来受到许多学者的广泛关注. 但是, 如何选择此类算法的合适步长依然值得研究. 文章提出了一种基于BB步长的自适应加速随机方差缩减算法求解随机凸优化问题. 在强凸的假设条件下, 证明了算法具有线性收敛速率. 最后, 数值实验表明了新算法的有效性和优越性.
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  基于用户评论的餐饮门店综合评价方法研究

  赖锴, 李焕

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2567-2580. https://doi.org/10.12341/jssms250220

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  随着餐饮行业数字化转型加速,用户在线评价信息呈现爆炸式增长.对餐饮评价进行有效分析对消费者决策优化与商家服务改进具有双重价值. 研究提出一种基于用户评论的餐饮门店综合评价方法,旨在量化用户偏好模糊性并提升评价准确性.首先,融合政策导向与数据驱动双路径,基于美团、大众点评平台的用户评论数据,通过TF-IDF高频词提取与LDA主题模型挖掘,构建包含环境、服务、口味、价格、卫生的层次化评价指标体系;其次,将用户多维度模糊评价转化为概率语言术语,构建包含概率分布的语言集表示模型,量化评价不确定性;最后结合熵值法计算指标权重,通过加权线性组合生成餐饮门店综合得分.基于河南省郑州市金水区8家餐饮门店的实证分析表明,模型输出的评分排序与用户实际体验高度契合,验证了其在降低消费者决策成本、指导商家精准优化运营策略方面的实践价值.
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  基于稀疏判别图与自步学习的半监督降维

  古楠楠, 邢梦洁, 林鹏, 陈海宝

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2581-2598. https://doi.org/10.12341/jssms240506

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  基于图的半监督降维是一类利用数据结构图来处理半监督降维问题的方法. 然而, 目前大多数此类算法使用的结构图仅关注数据信息而忽略类标签信息; 且在训练过程中并未考虑样本之间的差异性, 这降低了算法在噪声或异常值情况下的稳健性. 对此, 文章结合稀疏表示与自步学习, 提出一种利用稀疏判别图求得线性降维映射函数的自步学习器. 首先, 该方法在数据的稀疏表示的基础上, 融入了类别标签的传播, 以此构建稀疏判别图; 然后考虑低维数据与其类锚点之间的距离, 以及低维数据保持原高维数据的判别性稀疏结构的能力, 并在此基础上构造了相应的自步学习降维问题. 一方面, 所提方法构建了稀疏判别图, 能更有效提取数据中蕴含的判别信息; 另一方面, 所提方法基于自步学习机制, 可以自动计算训练数据的重要度值, 抑制不可靠数据或标签的负面影响, 提高模型对噪声或异常值的鲁棒性. 5个实验数据集的结果验证了所提算法的有效性.
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  位置尺度不变的稳定相关和特征筛选

  邹丰, 崔恒建, 梁万丰

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2599-2615. https://doi.org/10.12341/jssms240530

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  文章提出了一种具有位置尺度不变性的稳定相关(location-scale invariant stable correlation,简称ISC)去度量两随机向量v ∈ R^r和y ∈ R^q的相关性,其中r ≥ 1,q ≥ 1.ISC满足0 ≤ ISC (v,y)≤ 1且当且仅当v和y独立时,ISC (v,y)=0.基于ISC,文章进一步发展出了一种新的特征筛选方法,简称为ISC-SIS.ISC-SIS不要求通常使用的模型假设与有限矩假设,且可以直接用于筛选分组协变量和多响应变量.理论上,文章建立了ISC-SIS的确定筛选性质以及秩相合性.数值模拟研究和实际数据分析均表明与现有的筛选程序相比,ISC-SIS具有非常强大的竞争力.
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  时变随机系数整数值时间序列模型研究

  陶铁来, 喻开志

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2616-2633. https://doi.org/10.12341/jssms240097

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  文章建立了一个基于泊松稀疏算子的$p$阶自回归整数值时间序列模型. 它的参数是时变的, 并可能服从一定的随机分布. 在此基础上, 文章推导了关于这个模型的遍历性, 以及点估计、 区间估计和参数检验统计量的理论性质, 并且给出了对于这个模型进行变量选择的方法及其理论性质. 文章通过数值模拟对这些性质进行了验证, 最终展示了这个模型在真实数据集中的应用.
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  基于混合肯特分布的含零值成分数据稳健聚类

  黄婷婷, 张宝学

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2634-2651. https://doi.org/10.12341/jssms240624

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  针对已有成分数据聚类方法不能处理零成分的问题, 基于平方根变换和混合肯特分布, 提出了含零值成分数据的聚类方法. 考虑估计参数时EM算法对聚类个数和初始值的依赖, 通过在目标函数中加入信息熵的惩罚项, 研究了初始值确定的稳健成分数据聚类算法. 数值模拟实验说明, 该算法可较准确地自适应决定聚类个数; 除此之外, 与基于$\alpha$-变换的聚类方法相比, 新提出方法在识别成分数据的分布模式中有更好的表现. 一组家庭消费结构调查数据分析说明了新方法的应用价值.
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  基于投影方法的函数型数据最大信息子空间研究

  杨琳, 于凤敏, 房厦

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2652-2661. https://doi.org/10.12341/jssms240883

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  文章讨论了$L^{2}$空间中平方可积的函数型数据的最大信息子空间问题, 旨在找到合适的低维投影子空间, 使得在同维数的投影子空间中, 所得空间是综合原函数型数据的信息能力最强的空间, 进而达到在降维的同时保留重要信息的目的. 研究中利用凸优化方法证明了该子空间的存在性, 并证明了以函数型数据样本协方差算子的前$m$个最大特征值对应的特征函数为基函数的子空间即为$m$维最大信息子空间. 同时又从信息重构的角度证明了该子空间是重构原函数型数据能力最强的空间. 最后通过对加拿大35个观测站的温度数据的函数型数据2维最大信息子空间的研究发现, 在该空间上的聚类分析结果与基于离散数据的聚类结果一致, 说明将函数型数据投影到最大信息子空间的方法不仅能从函数的角度动态展示各类别的整体特点, 而且保留了原始数据的最大信息, 因此保证了聚类结果的可靠性.
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  一种基于特征子空间等距线性插值的数据合成方法

  郭红建, 陆敏, 林金官, 杜玉坤

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2662-2679. https://doi.org/10.12341/jssms240667

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  考虑到传统噪声处理方法的局限性, 文章基于特征子空间插值的思想, 提出一种新的处理含噪声数据集的数据合成方法,RELIS(robust equidistant linear interpolation synthesis). 首先, 文章提出了一种创新的无监督聚类算法, 该算法可以将原始特征空间划分为多个具有近似等量样本的特征子空间; 其次, 根据聚类结果, 引入旅行商问题(TSP)的思想来对特征子空间进行排序; 接着, 结合软参数共享机制, 对相邻子空间中的样本进行线性拟合; 最后, 提出一种创新的多阶段最小权匹配方法来获得较优的插值匹配策略, 根据该策略对原始数据集进行等距线性插值. 文章从理论上证明了RELIS方法对不同分布的噪声有优化效果, 并且在模拟实验 中验证了该方法的鲁棒性. 此外, 实验结果表明: RELIS方法还能够显著提升机器学习模型的预测效果.
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  养老年金产品中长寿风险分摊的路径选择与效果评估

  胡仕强, 陈治君

  系统科学与数学. 2025, 45(8): 2680-2700. https://doi.org/10.12341/jssms240118

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  近年来, 根据实际死亡率调整支付结构,从而将长寿风险在年金持有人和年金发行人之间合理分摊的损失控制策略越来越成为长寿风险领域的研究热点. 文章基于贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗算法,在统一的计算架构下,分析了年金长寿风险分摊的三种路径选择,即设立准备金不足应急准备的传统年金EFA(emergency-fund fixed annuities), 年金给付与实际死亡率完全挂钩的死亡率年金MA(mortality annuities), 以及设立最低保证给付的最低保证死亡率年金MGMA(minimum guaranteed mortality annuities), 并对各路径选择的长寿风险分摊效果进行了评估. 文章研究发现: 1) MA相较于EFA完全转移了年金发行人承担的长寿风险,其精算给付差值$\Delta_{M A}^{\alpha}$优势明显,且其吸引力随着年金持有人的风险厌恶程度$\alpha$的增加而提高; 2) MGMA年金进一步修正了MA年金给付的下行风险暴露,在大于0.90倍最低保证给付下相对于MA具有给付优势,且年金发行人的准备金缺额和偿付能力资本相对于传统年金均有改善.文章对研究结论进行了风险态度、利率、承保规模等参数影响下的稳健性检验, 认为MGMA年金实现了系统性长寿风险在年金持有人和年金发行人之间的重新分摊, 能够有效改善商业年金业务所面临的长寿风险问题.