Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОБОДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ЭКОНОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Орлова И.В. 1
1 ФГОБУ ВО «Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации»
В работе рассматривается подход к решению проблемы перехода на свободное программное обеспечение при преподавании дисциплин, связанных с эконометрическим моделированием. В связи со сложившейся в мире ситуацией, введенными санкциями на отечественные банки, фирмы, корпорации президентом РФ В.В. Путиным и правительством РФ поставлена задача перехода в первую очередь государственных компаний на отечественное программное обеспечение. Следовательно, готовить будущих специалистов надо, используя отечественное или свободное ПО. В работе обоснован выбор в качестве инструментальных средств эконометрического моделирования свободно распространяемого программного пакета Gretl, основное преимущество которого связано с удобным и русифицированным интерфейсом, также языка программирования R, созданного для статистической обработки данных с открытым исходным кодом и RStudio – удобного интерфейса работы с R. Аналогом Excel Microsoft Office выбран Calc LibreOffice. Приведены примеры использования свободного ПО в учебном процессе. Продемонстрированы возможности языка Hansl, который следует рассматривать как язык специального назначения или предметно-ориентированный язык, предназначенный для решения задач эконометрического моделирования в пакете Gretl, существенно расширяя его функции. Сделан вывод, что подготовку специалистов по дисциплинам, связанным с эконометрическим моделированием, можно вести с использованием отечественного или открытого программного обеспечения без ухудшения качества образовательного процесса.
свободное программное обеспечение
эконометрические исследования
программа Gretl
язык Hansl
1. Указ Президента Российской Федерации от 30.03.2022 № 166 «О мерах по обеспечению технологической независимости и безопасности критической информационной инфраструктуры Российской Федерации» Указ Президента Российской Федерации от 30.03.2022 № 166. Официальное опубликование правовых актов. Официальный интернет-портал правовой информации [Электронный ресурс]. URL: http://actual.pravo.gov.ru/text.html#pnum=0001202203300001 (дата обращения: 30.11.2022).
2. Gnu Regression, Econometrics and Time-series. [Электронный ресурс]. URL: https://gretl.sourceforge.net/(дата обращения: 30.11.2022).
3. Пяткина Д.А., Матюшенко С.И. Множественная регрессия в Eviews и Gretl: для студентов факультета физико-математических и естественных наук. М.: Российский университет дружбы народов (РУДН), 2020. 32 с.
4. Tarassow A. Practical Empirical Research Using gretl and hansl. Australian Economic Review. 2019. No. 52. P. 255–271. DOI: 10.1111/1467-8462.12324.
5. Руководство пользователя LibreOffice Calc 7..1 [Электронный ресурс]. URL: https://www.linux.org.ru/news/openoffice/16711010 (дата обращения: 30.11.2022).
6. Бабешко Л.О., Орлова И.В. Практика эконометрических исследований в Gretl: учебное пособие. М.: Центркаталог, 2023. 300 с.
7. Gretl User’s Guide Gnu Regression, Econometrics and Time-series Library Allin Cottrell Department of Economics Wake Forest University Riccardo “Jack” Lucchetti Dipartimento di Economia Università Politecnica delle Marche February, 2022. [Электронный ресурс]. URL: http://ricardo.ecn.wfu.edu/pub/gretl/manual/PDF/gretl-guide.pdf (дата обращения: 25.11.2022).
8. Зададаев С.А., Орлова И.В., Невежин В.П. и др. Эконометрика в MS Excel и Libre Calc: учебное пособие / Под ред. С.А. Зададаева. М.: ЦентрКаталог, 2022. 286 с.
9. Cottrell, Allin (2017). «Hansl». Hansl: a DSL for econometrics. P. 1–10. DOI:10.1145/3039895.3039896.
10. Бабешко Л.О., Бич М.Г., Орлова И.В. Эконометрика и эконометрическое моделирование. 2-е изд., испр. и доп.: М.: ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М», 2021. 385 с. DOI: 10.12737/1141216

В образовании очень велика инерция. До настоящего времени все учебные заведения Российской Федерации в процессе учебного процесса использовали операционную систему Microsoft Windows. Специальное программное обеспечение работало под Windows. Поколения студентов для выполнения расчетов по курсовым и дипломным работам применяли офисный пакет Microsoft Office. Конечно, накоплен огромный опыт работы с этим программным обеспечением, написаны учебники и учебные пособия по изучению дисциплин с использованием, например, Microsoft Excel.

Однако в связи со сложившейся в мире ситуацией, введенными санкциями на отечественные банки, фирмы, корпорации президентом РФ В.В. Путиным [1] и правительством РФ поставлена задача перехода в первую очередь государственных компаний на отечественное программное обеспечение (ПО). Следует принять во внимание, что долгосрочная и устойчивая технологическая независимость начинается с образования, с подготовки будущих специалистов. Следовательно, готовить будущих специалистов надо, используя отечественное или свободное ПО. Конечно же, хотелось бы, чтобы будущие кадры имели навыки работы с ПО мировых лидеров, таких как SPSS Statistics, Stata или STATISTICA, но ситуация складывается так, что надо готовить специалистов, способных решать задачи на базе отечественного или открытого (свободного) ПО. Программное обеспечение с открытым исходным кодом дает студентам возможность изучить внутреннее устройство программного продукта с любой степенью подробности. Можно дорабатывать систему для решения своих конкретных задач. Таким образом студенты могут повышать уровень своих профессиональных компетенций, тем самым увеличивая шансы на трудоустройство.

Цель исследования – обоснование выбора свободного программного обеспечения для преподавания дисциплин «Эконометрика», «Эконометрическое моделирование», «Эконометрические исследования», «Статистика».

В качестве инструментального средства эконометрического моделирования используем кросс-платформенный, свободно распространяемый программный пакет Gretl, основное преимущество которого связано с удобным и русифицированным интерфейсом [2]. Gretl все чаще используется при преподавании эконометрики и выполнении научных исследований [3, 4]. Также используем R – язык программирования, который создан для статистической обработки данных с открытым исходным кодом и RStudio – удобный интерфейс работы с R. Аналогом Excel Microsoft Office выбран Calc LibreOffice [5].

Примеры использования свободного ПО в учебном процессе

Рассмотрим пример использования открытого ПО на примере тестирования одной из предпосылок теоремы Гаусса – Маркова: дисперсия случайной ошибки постоянна: missing image file (гомоскедастичность случайных ошибок). Если это условие нарушается, то говорят о гетероскедастичности случайной составляющей.

В таблице приведены данные по 49 компаниям, занимающимся добычей сырой нефти и природного газа – Прибыль (убыток) компании и Основные средства [6]. Требуется оценить параметры линейной модели зависимости прибыли (убытка) компании от основных средств и проверить выполнение условия гомоскедастичности случайных ошибок.

Исходные данные

Прибыль

(убыток)

Основные

средства

 

Прибыль

(убыток)

Основные

средства

1

964,0

8446,0

 

26

-34929,0

393717,0

2

22868,0

9067,0

 

27

788567,0

402613,0

3

-468,0

10870,0

 

28

123440,0

438262,0

4

8552,0

12381,0

 

29

35198,0

484228,0

5

-210,0

12685,0

 

30

115847,0

517290,0

6

-33030,0

16705,0

 

31

221194,0

607249,0

7

309053,0

18776,0

 

32

381558,0

697664,0

8

5146,0

19595,0

 

33

63058,0

873886,0

9

-540,0

21278,0

 

34

-20493,0

934881,0

10

0,0

33112,0

 

35

62200,0

991114,0

11

5406,0

38560,0

 

36

1548768,0

1138707,0

12

701728,0

59353,0

 

37

422070,0

1269731,0

13

55528,0

75442,0

 

38

28973,0

1545052,0

14

6649,0

78526,0

 

39

1227017,0

2063285,0

15

13612,0

81072,0

 

40

1225908,0

2231651,0

16

17927,0

84818,0

 

41

1197196,0

2307478,0

17

-61237,0

110970,0

 

42

628091,0

2580485,0

18

53182,0

113113,0

 

43

416616,0

3509537,0

19

40588,0

139209,0

 

44

2557698,0

3841845,0

20

173079,0

176126,0

 

45

701035,0

4616250,0

21

40997,0

178604,0

 

46

1440075,0

5165712,0

22

225452,0

227132,0

 

47

1580624,0

6546853,0

23

29204,0

269908,0

 

48

2598165,0

11925177,0

24

221177,0

331954,0

 

49

3293989,0

23170344,0

25

366170,0

349643,0

       

missing image file

Рис. 1. Окно запуска программы R в Gretl

Оценка параметров модели может быть легко выполнена в Calc LibreOffice, R и Gretl.

Для тестирования гетероскедастичности случайной составляющей разработано немало тестов. Во всех тестах основная гипотеза H0 : missing image file = missing image file для всех i = 1,…,n (т.е. дисперсии всех ошибок одинаковы), одна и та же: а альтернативные гипотезы, описывающие разные виды гетероскедастичности, отличаются.

Наиболее понятным для студентов и простым с точки зрения реализации в Calc LibreOffice является метод Голдфельда – Квандта [6]. Но, как правило, студенты, а тем более магистранты предпочитают использовать для выполнения расчетно-аналитических и курсовых работ пакет Gretl.

В Gretl нет теста проверки гомоскедастичности методом Голдфельда – Квандта. Но так как в Gretl есть возможность выполнять вычисления в R, то воспользуемся этой возможностью. Существует несколько способов использования R в Gretl, которые описаны в Руководстве пользователя Gretl в 44 главе [7]. Самый простой способ использовать R из Gretl – в интерактивном режиме.

Откроем файл данных в Gretl. В основном меню выберем пункт Инструменты / Запустить GNU R (рис. 1) и начнется интерактивный сеанс R с автоматической предварительной загрузкой вашего набора данных.

Запускается R и сообщает, что данные из Gretl загружены: current data loaded as data frame «gretldata»

В R есть функция gqtest для диагностики гомоскедастичности этим методом. Для выполнения этой функции необходимо загрузить библиотеку lmtest. В открытое окно R записываем последовательность команд, необходимых для выполнения теста Голдфельда – Квандта:

#гетероскедастичность (Тест Голдфельда – Квандта)

library(lmtest)

sf<- lm(Y~X, data=( gretldata))

summary(sf)

gqtest(sf, fraction=0.2)

missing image file

Рис. 2. Окно программы R с выполненным тестом Голдфельда – Квандта

Последовательность выполнения команд и результаты вычислений приведены на рис. 2. В этом примере p-значение <2.2e-16 (рис. 2), т.е. гипотеза H0 отвергается.

Для множественной регрессии тест Голдфельда – Квандта проводят для каждой из объясняющих переменных, если нет предположений, какая из переменных в наибольшей степени связана с missing image file Это сразу приводит к увеличению объема вычислений в Calc LibreOffice или к неоднократному использованию функции gqtest в R.

И в Gretl и в R есть тест Бреуша – Пэгана. Он применяется, если есть основания полагать, что дисперсия ошибок missing image file может зависеть от некоторой совокупности наблюдаемых переменных [6]. В Gretl в окне оцененной регрессии вызовем пункт меню Тесты/Гетероскедастичность/Breush-Pagan и получим результат проверки на гетероскедастичность (рис. 3).

В примере р = 0,003884 свидетельствует, что нулевую гипотезу о гомоскедастичности следует отклонить.

Для выполнения этого теста в R, как, впрочем, и для решения других задач надо иметь определенные навыки работы с R.

Наши студенты с первого курса знакомятся с R в рамках дисциплины «Цифровая математика в Excel и R», и им проще адаптироваться для его применения в эконометрическом моделировании.

missing image file

Рис. 3. Результат выполнения теста Бреуша – Пэгана на гетероскедастичность

missing image file

Рис. 4. Выполнение теста Бреуша – Пэгана в R

Магистранты, которые поступают в наш университет, окончив другие вузы, как правило, не знакомы с R, и им легче изучать дисциплину «Эконометрические исследования» в Gretl, работа с которым не требует предварительной подготовки. Для обеспечения учебного процесса в связи с переходом на свободное ПО были подготовлены два учебных пособия: «Эконометрика в MS Excel и Libre Calc» [8] и «Практика эконометрических исследований в Gretl» [6].

Расширением возможностей Gretl является применение своего языка Hansl. Hansl – это рекурсивная аббревиатура, которая расшифровывается как “Hansl’s A Neat Scripting Language” [9].

На языке Hansl написаны дополнительные оценки и тесты, которые доступны через пользовательские функциональные пакеты.

Hansl был создан как язык сценариев для программы Gretl. Hansl следует рассматривать как язык специального назначения или предметно-ориентированный язык, предназначенный для решения задач эконометрического моделирования.

missing image file

Рис. 5. Пример скрипта на языке Hansl

Именно поэтому он включает в себя ряд технических решений, которые могут оказывать незначительное влияние на чистую производительность.

Мощный и интуитивно понятный встроенный скриптовый язык Hansl содержит большое количество функций для программирования и работы с матрицами. Он включает в себя несколько особенностей, которые поддерживают более продвинутый уровень решения задач: структурированное программирование, рекурсия, сложные структуры данных и т.д.

Скрипты Hansl запускаются через Gretl, которая располагает хорошими возможностями для обработки наборов статистических данных. Это обеспечивает Hansl рядом дополнительных функций, которые делают его чрезвычайно легким языком для написания сценариев с целью выполнения всевозможных статистических процедур.

Приведем пример комплексного решения задачи [10] с использованием скрипта, написанного на языке Hansl. В задаче требовалось оценить параметры линейной модели множественной регрессии, протестировать данные на мультиколлинеарность, построить модель со значимыми факторами с помощью пошагового метода, проверить новую модель на мультиколлинеарность, проверить гипотезу о нормальности распределения случайных ошибок, проверить спецификацию модели с помощью теста RESET.

Скрипт, написанный на языке Hansl для решения этой задачи, содержит всего несколько строк (рис. 5).

Ниже приведен протокол решения поставленной задачи:

Из протокола следует, что получено уравнение регрессии

missing image file,

все коэффициенты которого значимы, мультиколлинеарность отсутствует, остатки соответствуют нормальному закону распределения, спецификация модели является верной.

Заключение

В статье представлен подход к использованию в эконометрическом моделировании языка Hansl. Приведены результаты исследований по интеграции пакета Gretl с библиотекой программ R и возможности применения языка Hansl. Рассмотрен пример конкретного использования языка Hansl, который демонстрирует возможности его использования не только в учебном процессе, но в научных исследованиях. В итоге проведенного исследования сделан вывод, что, несмотря на все трудности, возникающие из-за введенных санкций, подготовку специалистов по дисциплинам, связанным с эконометрическим моделированием, можно вести с использованием отечественного или открытого программного обеспечения без ухудшения качества образовательного процесса.

missing image file

missing image file

Рис. 6. Протокол решения задачи


Библиографическая ссылка

Орлова И.В. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОБОДНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ЭКОНОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ // Фундаментальные исследования. – 2023. – № 1. – С. 81-89;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=43424 (дата обращения: 23.04.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674