JP2018101201A - 施策導入効果予測装置、施策導入効果予測プログラム及び施策導入効果予測方法 - Google Patents

施策導入効果予測装置、施策導入効果予測プログラム及び施策導入効果予測方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 施策導入の効果を予測する際の予測精度を向上させる。【解決手段】 施策導入効果予測装置は、目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出するモデル算出部と、施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出する変化量算出部と、施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する予測値算出部とを有する。【選択図】図4

Description

本発明は、施策導入効果予測装置、施策導入効果予測プログラム及び施策導入効果予測方法に関する。
市区町村等の自治体においては、各種社会問題(例えば、人口減少、少子高齢化等)に対する有効な施策を立案することが求められる。施策の立案においては、経験則に頼ることなく、施策を導入した際の効果を定量的に検証することが必要であり、従来より、シミュレーションによる将来予測が検討されている。
シミュレーションによる将来予測において、目的変数(施策導入の効果を示す変数)と説明変数(目的変数との関係性が高い変数)の時系列データを回帰分析し、モデルを算出することは有効な予測方法の1つである。例えば、時系列の人口データを目的変数、時系列の婚姻件数データ等を説明変数として回帰分析を行い、算出したモデルに、施策導入した場合の説明変数の期待値(施策導入した場合の婚姻件数データの期待値)を入力する。これにより、当該予測方法によれば、将来予測として、目的変数(人口データ)の予測値を算出し、施策導入の効果を定量的に把握することができる。
特開2013−61698号公報 特開2005−332350号公報
しかしながら、上記のような回帰分析に基づいて算出するモデルの場合、互いに相関の高い説明変数が含まれていると、多重共線性の影響により目的変数の予測値が安定せず、適切な予測値が算出できないといった問題がある。また、モデルの算出に際しては過去の時系列データが用いられるため、当該モデルには、施策導入したことによる社会構造の変化が反映されておらず、算出する目的変数の予測値が実際の値と乖離してしまうといった問題がある。
一つの側面では、施策導入の効果を予測する際の予測精度を向上させることを目的としている。
一態様によれば、施策導入効果予測装置は、
目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出するモデル算出部と、
施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出する変化量算出部と、
施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する予測値算出部とを有する。
施策導入の効果を予測する際の予測精度を向上させることができる。
施策導入効果予測システムのシステム構成の一例を示す図である。 時系列データ格納装置に格納される時系列データの一例を示す図である。 サーバ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 サーバ装置の機能構成の一例を示す図である。 UI提供部により提供されるシミュレーションアプリが実行されることで、端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 第1の実施形態におけるモデル算出部の処理の具体例を示す図である。 第1の実施形態におけるBAU算出部の処理の具体例を示す図である。 第1の実施形態における効果算出部の処理の具体例を示す図である。 第1の実施形態における変化量算出部及び予測値算出部の処理の具体例を示す図である。 シミュレーション結果出力部によりシミュレーション結果が送信されることで、端末に表示される表示画面の一例を示す図である。 施策導入効果シミュレーション処理のフローチャートである。 第2の実施形態におけるモデル算出部の処理の具体例を示す図である。 第2の実施形態における効果算出部の処理の具体例を示す図である。 第2の実施形態における変化量算出部及び予測値算出部の処理の具体例を示す図である。
以下、各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
[第1の実施形態]
<施策導入効果予測システムのシステム構成>
はじめに、施策導入効果予測システムのシステム構成について説明する。図1は、施策導入効果予測システムのシステム構成の一例を示す図である。
図1に示すように、施策導入効果予測システム100は、端末110、サーバ装置120、時系列データ格納装置130を有する。施策導入効果予測システム100に含まれる各装置は、ネットワーク140を介して相互に接続されている。
端末110は、例えば、自治体に設置され、施策立案の業務を行うユーザが利用する。端末110には、Webブラウザがインストールされており、ネットワーク140を介して当該Webブラウザがサーバ装置120にアクセスすることで、シミュレーションアプリのダウンロード要求を行う。シミュレーションアプリとは、サーバ装置120が提供する、施策導入効果予測サービスを利用するためのアプリケーションである。
端末110は、ダウンロード要求に応じてサーバ装置120より送信されたシミュレーションアプリを介して、時系列データ格納装置130にアクセスし、シミュレーション対象となる自治体が管理している各種時系列データを取得する。施策立案の業務を行うユーザは、端末110が取得した時系列データに基づいて、施策内容を決定する。
具体的には、ユーザは、地方自治体名を入力するとともに、目的変数名(施策導入の効果を示す変数名(例えば"人口"))と、説明変数名(目的変数との関係性が高い変数名(例えば、"婚姻件数"))とを選択し、シミュレーションアプリに入力する。また、ユーザは、施策導入した場合の説明変数の期待値(施策導入した場合の婚姻件数データの期待値)をシミュレーションアプリに入力する。
端末110は、シミュレーションアプリを介して、ユーザにより入力された施策内容を含むシミュレーション要求をサーバ装置120に送信し、施策要求導入効果シミュレーション処理の実行を要求する。なお、シミュレーション要求に含まれる施策内容には、ユーザにより入力された、地方自治体名、目的変数名、説明変数名、施策導入した場合の説明変数の期待値、等が含まれる。
更に、端末110は、施策導入効果シミュレーション処理の実行に伴ってサーバ装置120より送信されたシミュレーション結果を受信し、表示する。
サーバ装置120は、施策導入効果予測装置の一例である。サーバ装置120には、施策導入効果予測プログラムがインストールされている。サーバ装置120は、当該施策導入効果予測プログラムを実行することで、施策導入効果予測部121として機能する。
施策導入効果予測部121は、端末110からのダウンロード要求に応じて、端末110にシミュレーションアプリを送信する。また、施策導入効果予測部121は、端末110からのシミュレーション要求に応じて、施策導入効果シミュレーション処理を実行し、シミュレーション結果を端末110に送信する。
なお、施策導入効果予測部121は、施策導入効果シミュレーション処理を実行することで算出されるBAU(Business As Usual)データ(詳細は後述)を、BAUデータ格納部122に格納する。
時系列データ格納装置130は、自治体ごとに管理している各種時系列データ("地方自治体の時系列データ"と称す)を格納する。また、時系列データ格納装置130は、各自治体(例えば、全国約1700の市区町村)が管理している各種時系列データを全国規模で集計した各種時系列データ("全国の時系列データ"と称す)を格納する。
<時系列データの説明>
図2は、時系列データ格納装置に格納される時系列データの一例を示す図である。このうち、図2(a)は、地方自治体の時系列データの一例である。図2(a)の例は、地方自治体名="aaa"の地方自治体の時系列データ210であることを示している。
地方自治体の時系列データ210には、情報の項目として、"年"、"人口"、"婚姻件数"等が含まれる。"年"には、地方自治体名="aaa"の地方自治体において、各データが集計された年が記録される。"人口"には、地方自治体名="aaa"の地方自治体において集計された各年の人口データが記録される。"婚姻件数"には、地方自治体="aaa"の地方自治体において集計された各年の婚姻件数データが記録される。
図2(a)の例は、地方自治体名="aaa"の地方自治体の2000年における人口が186588人で、その年の婚姻件数が1033件であったことを示している。以下、地方自治体の時系列データ210には、2013年までの人口、婚姻件数がそれぞれ記録されているものとする(第1の実施形態では、現在時点を、2013年であるとして説明する)。
なお、図2(a)に示す地方自治体の時系列データ210の情報の項目は一例であり、他の情報の項目が含まれていてもよい。
図2(b)は、全国の時系列データの一例である。図2(b)に示すように、全国の時系列データ220に含まれる情報の項目は、地方自治体の時系列データ210に含まれる情報の項目と同じである。したがって、ここでは全国の時系列データ220についての詳細な説明は省略する。
<施策導入効果予測システムに含まれる各装置のハードウェア構成>
次に、施策導入効果予測システム100に含まれる各装置(端末110〜時系列データ格納装置130)のハードウェア構成について説明する。なお、施策導入効果予測システム100に含まれる各装置のハードウェア構成は概ね同じであるため、ここでは、サーバ装置120のハードウェア構成について説明する。
図3は、サーバ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図3に示すように、サーバ装置120は、CPU(Central Processing Unit)301、ROM(Read Only Memory)302、RAM(Random Access Memory)303を有する。CPU301、ROM302、RAM303は、いわゆるコンピュータを形成する。
また、サーバ装置120は、補助記憶装置304、表示装置305、操作装置306、I/F(Interface)装置307、ドライブ装置308を有する。なお、サーバ装置120の各部は、バス309を介して相互に接続されている。
CPU301は、補助記憶装置304にインストールされている各種プログラム(例えば、施策導入効果予測プログラム等)を実行するデバイスである。ROM302は、不揮発性メモリである。ROM302は、補助記憶装置304にインストールされている各種プログラムをCPU301が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する主記憶デバイスとして機能する。具体的には、ROM302はBIOS(Basic Input/Output System)やEFI(Extensible Firmware Interface)等のブートプログラム等を格納する。
RAM303は、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等の揮発性メモリである。RAM303は、補助記憶装置304にインストールされている各種プログラムがCPU301によって実行される際に展開される、作業領域を提供する主記憶デバイスとして機能する。
補助記憶装置304は、各種プログラムや、各種プログラムが実行されることで生成される情報、ならびに各種プログラムが実行される際に用いられる情報を格納する補助記憶デバイスである。BAUデータ格納部122は、補助記憶装置304において実現される。
表示装置305は、サーバ装置120の内部状態等を表示する表示デバイスである。操作装置306は、サーバ装置120の管理者がサーバ装置120に対して各種指示を入力するための入力デバイスである。
I/F装置307は、ネットワーク140に接続し、端末110、時系列データ格納装置130と通信を行うための通信デバイスである。
ドライブ装置308は記録媒体310をセットするためのデバイスである。ここでいう記録媒体310には、CD−ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する媒体が含まれる。また、記録媒体310には、ROM、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等が含まれていてもよい。
なお、補助記憶装置304に格納される各種プログラムは、例えば、配布された記録媒体310がドライブ装置308にセットされ、該記録媒体310に記録された各種プログラムがドライブ装置308により読み出されることでインストールされる。
<サーバ装置の機能構成>
次に、サーバ装置120の機能構成について説明する。図4は、サーバ装置の機能構成の一例を示す図である。
図4に示すように、サーバ装置120の施策導入効果予測部121は、UI提供部401、シミュレーション要求受付部402、モデル算出部403、BAU算出部404を有する。また、サーバ装置120の施策導入効果予測部121は、効果算出部405、変化量算出部406、予測値算出部407、シミュレーション結果出力部408を有する。
UI提供部401は、端末110からのダウンロード要求に応じて、シミュレーションアプリを端末110に送信する。
シミュレーション要求受付部402は、シミュレーションアプリを端末110に送信したことに応じて、端末110から送信されるシミュレーション要求を受け付ける。また、シミュレーション要求受付部402は、シミュレーション要求に含まれる、地方自治体名、目的変数名、説明変数名を特定し、モデル算出部403に通知する。また、シミュレーション要求受付部402は、シミュレーション要求に含まれる、施策導入した場合の説明変数の期待値を効果算出部405に通知する。
モデル算出部403は、通知された目的変数名及び説明変数名に応じた全国の時系列データを、時系列データ格納装置130より取得し、取得した全国の時系列データの階差データを算出する。階差データとは、時系列データの各年とその翌年との差分(変化量)を算出したデータである。モデル算出部403は、算出した階差データに基づいて、目的変数と説明変数との相関を分析し、目的変数と説明変数との間に+(プラス)の相関があるのか、−(マイナス)の相関があるのかを判定する。
また、モデル算出部403は、通知された地方自治体名、目的変数名及び説明変数名に応じた地方自治体の時系列データを、時系列データ格納装置130より取得するともに、取得した地方自治体の時系列データを、BAU算出部404に通知する。
また、モデル算出部403は、取得した地方自治体の時系列データから階差データを算出し、相関について判定した判定結果に応じた階差データを抽出して、算定モデルを算出する。なお、モデル算出部403は、+の相関があると判定した場合には、階差データのうち、階差同符号データを抽出することで算定モデルを算出し、−の相関があると判定した場合には、階差異符号データを抽出することで算定モデルを算出する。
このように、モデル算出部403は、目的変数の時系列データから算出された階差データと、説明変数の時系列データから算出された階差データとに基づいて算定モデルを算出する。これにより、モデル算出部403は、説明変数の変化量と目的変数の変化量との関係を示す算定モデルを算出することができる。
BAU算出部404は、モデル算出部403より通知された地方自治体の時系列データを回帰分析する。また、BAU算出部404は、回帰分析の結果に基づいて、将来の説明変数の予測値と目的変数の予測値とを算出する。このとき算出される説明変数の予測値は、施策導入しなかった場合の説明変数の予測値であり、以下では、BAUデータ(説明変数)と称する。また、このとき算出される目的変数の予測値は、施策導入しなかった場合の目的変数の予測値であり、以下では、BAUデータ(目的変数)と称する。BAUデータ(説明変数)及びBAUデータ(目的変数)はいずれも、過去の時系列データを回帰分析することで得られるデータの一例である。
効果算出部405は、施策導入した場合の説明変数の期待値と、BAUデータ(説明変数)との差分(説明変数の変化量)を効果データとして算出する。上述したとおり、BAUデータ(説明変数)は、施策導入しなかった場合の説明変数の予測値であることから、施策導入した場合の説明変数の期待値との差分である効果データは、施策導入したことによる社会構造の変化を表しているといえる。
変化量算出部406は、モデル算出部403により算出された算定モデルに、効果算出部405により算出された効果データを入力することで、施策導入した場合の目的変数の変化量を算出する。
予測値算出部407は、BAU算出部404により算出されたBAUデータ(目的変数)に、変化量算出部406により算出された目的変数の変化量を加算することで、施策導入した場合の目的変数の予測値を算出する。
このように、予測値算出部407は、説明変数の効果データに基づいて算出した目的変数の変化量を、BAUデータ(目的変数)に加算することで、目的変数の予測値を算出する。このため、施策導入したことによる社会構造の変化(効果データ)が反映された予測値を算出することができ、目的変数の予測値が実際の値と乖離してしまうといった事態を回避することができる。また、従来のように、施策導入した場合の説明変数の期待値を回帰モデルに直接入力して目的変数の予測値を算出するわけではないため、多重共線性の影響で目的変数の予測値が安定しないといった事態を回避することができる。
つまり、予測値算出部407により目的変数の予測値を算出することで、予測精度を向上させることができる。
シミュレーション結果出力部408は、予測値算出部407により算出された、施策導入した場合の目的変数の予測値を含むシミュレーション結果を、端末110に送信する。
<サーバ装置の施策導入効果予測部に含まれる各部の処理の具体例>
次に、サーバ装置120の施策導入効果予測部121に含まれる各部の処理の具体例について説明する。
(1)UI提供部の処理の具体例
図5は、UI提供部により提供されるシミュレーションアプリが実行されることで、端末に表示される表示画面の一例を示す図である。
図5に示すように、UI提供部401により提供されるシミュレーションアプリが実行されることで、端末110に表示される表示画面500には、メニューボタン510が含まれる。
ユーザは、メニューボタン510を選択することで、地方自治体名、目的変数名、説明変数名を入力する。図5の例は、地方自治体名=aaa、目的変数名=人口、説明変数名=婚姻件数が入力された場合を示している。
地方自治体名、目的変数名、説明変数名が入力されることで、シミュレーションアプリは、時系列データ格納装置130から、対応する地方自治体の時系列データ521、531を読み出し、目的変数表示欄520、説明変数表示欄530にそれぞれグラフ表示する。
なお、シミュレーションアプリは、地方自治体の時系列データ521、531を回帰分析することで、BAUデータ(目的変数)522、BAUデータ(説明変数)532を算出してもよい。この場合、シミュレーションアプリは、算出したBAUデータ(目的変数)522、BAUデータ(説明変数)532を、目的変数表示欄520、説明変数表示欄530にそれぞれグラフ表示する。
また、シミュレーションアプリは、データ値表示欄540に、BAUデータ(目的変数)522のデータ値、BAUデータ(説明変数)532のデータ値をそれぞれ表示する。
データ値表示欄540には、更に、施策導入した場合の説明変数の期待値をユーザが入力するための入力欄が設けられている。図5の場合、施策導入した場合の各年の説明変数の期待値は、ケース1〜ケース3のタブ541〜543のいずれかを選択することで、最大で3種類入力することができる。
表示画面500には、更に、シミュレーション要求ボタン550が含まれる。ユーザによりシミュレーション要求ボタン550が押圧されることで、シミュレーションアプリは、施策内容(地方自治体名、目的変数名、説明変数名、施策導入した場合の説明変数の期待値)を含むシミュレーション要求を、サーバ装置120に送信する。
このように、ユーザは、端末110の表示画面500を介して施策内容を入力するだけで、簡単にシミュレーション要求を行うことができる。
(2)モデル算出部の処理の具体例
図6は、第1の実施形態におけるモデル算出部の処理の具体例を示す図である。図6において、地方自治体の時系列データ610は、シミュレーション要求に含まれる地方自治体名、目的変数名及び説明変数名に応じて、モデル算出部403が、時系列データ格納装置130より取得した地方自治体の時系列データである。図6の例は、シミュレーション要求に、地方自治体名="aaa"、目的変数名="人口"、説明変数名="婚姻件数"が含まれていたことを示している。また、図6の例は、時系列データ格納装置130には、地方自治体名="aaa"の人口データ及び婚姻件数データとして、2000年から2013年までの各年のデータが格納されていたことを示している。
このように、シミュレーション要求に含まれる施策内容に応じた時系列データを取得することで、サーバ装置120は、施策内容に応じた施策導入効果シミュレーション処理を実行することができる。
モデル算出部403は、取得した地方自治体の時系列データ610から、階差データ620を算出する。図6の例は、地方自治体の時系列データ610の2001年の人口データと2000年の人口データとの差分を算出し、算出結果("−657")を年="2001−2000"に対応付けて記録したことを示している。また、図6の例は、地方自治体の時系列データ610の2001年の婚姻件数データと2000年の婚姻件数データとの差分を算出し、算出結果("−48")を年="2001−2000"に対応付けて記録したことを示している。
地方自治体の時系列データ610によれば、2000年から2001年にかけて、人口データ、婚姻件数データともに減っているため、年="2001−2000"に対応付けて記録された階差データは、いずれもマイナスの値となっている。このように、人口データの階差データの符号と婚姻件数データの階差データの符号とが同じ場合(ともにプラス、または、ともにマイナスの場合)、モデル算出部403は、当該階差データを、階差同符号データと判定する。
また、図6の例は、地方自治体の時系列データ610の2002年の人口データと2001年の人口データとの差分を算出し、算出結果("−714")を年="2002−2001"に対応付けて記録したことを示している。また、図6の例は、地方自治体の時系列データ610の2002年の婚姻件数データと2001年の婚姻件数データとの差分を算出し、算出結果("12")を年="2002−2001"に対応付けて記録したことを示している。
地方自治体の時系列データ610によれば、2001年から2002年にかけて、人口データは減っているため、マイナスの値となっているが、婚姻件数データは増えているため、プラスの値となっている。このように、人口データの階差データの符号と婚姻件数データの階差データの符号とが異なる場合(一方がプラスで他方がマイナスの場合)、モデル算出部403は、当該階差データを階差異符号データと判定する。
モデル算出部403は、年="2001−2000"〜"2013−2012"それぞれについて階差データを算出し、それぞれの階差データが階差同符号データに該当するか、階差異符号データに該当するかを判定する。
また、図6において、全国の時系列データ630は、目的変数名="人口"、説明変数名="婚姻件数"についての全国の時系列データである。モデル算出部403は、全国の時系列データ630についても、階差データを算出し、人口データと婚姻件数データとの相関を分析する。これにより、モデル算出部403は、人口データと婚姻件数データとの間に、+(プラス)の相関があるのか、−(マイナス)の相関があるのかを判定する。
モデル算出部403は、+の相関があると判定した場合、階差データ620に含まれる各階差データのうち、階差同符号データを抽出し、算定モデル640を算出する。また、モデル算出部403は、−の相関があると判定した場合、階差データ620に含まれる各階差データのうち、階差異符号データを抽出し、算定モデル650を算出する。
(3)BAU算出部の処理の具体例
図7は、第1の実施形態におけるBAU算出部の処理の具体例を示す図である。上述したように、BAU算出部404は、BAUデータ(説明変数)及びBAUデータ(目的変数)を算出し、図7に示すように、BAUデータ格納部122の回帰分析結果データ700に格納する。
具体的には、BAU算出部404は、モデル算出部403より通知された地方自治体の時系列データを回帰分析することで、BAUデータ(目的変数)と、BAUデータ(説明変数)とを算出する。また、BAU算出部404は、算出したBAUデータ(目的変数)と、BAUデータ(説明変数)とを、それぞれ、回帰分析結果データ700の"BAUデータ(目的変数)"の項目及び"BAUデータ(説明変数)"の項目に格納する。
(4)効果算出部の処理の具体例
図8は、第1の実施形態における効果算出部の処理の具体例を示す図である。図8において、横軸は、"年"を表し、縦軸は、"婚姻件数"を表している。
また、図8において、2000年から2013年までの婚姻件数データ810は、地方自治体の時系列データ610の年=2000年〜2013年の各年に対応付けられた婚姻件数データをグラフ化したものである。
一方、図8において、2013年以降の婚姻件数データ820は、施策導入した場合の説明変数(婚姻件数データ)の期待値を示している。上述したとおり、施策導入した場合の説明変数(婚姻件数データ)の期待値は、端末110より送信されるシミュレーション要求に含まれている。
効果算出部405は、シミュレーション要求に含まれている、施策導入した場合の婚姻件数データの期待値を取得し、2013年〜2050年までの婚姻件数データ820として、グラフ化する。
一方、効果算出部405は、2000年から2013年までの婚姻件数データ810を回帰分析することで得た、2013年〜2050年までのBAUデータ(説明変数)830を、回帰分析結果データ700より読み出し、グラフ化する。BAUデータ(説明変数)830は、施策導入しなかった場合の婚姻件数データの予測値である。
効果算出部405は、婚姻件数データ820とBAUデータ(説明変数)830との各年における差分を算出し、効果データ840を求める。
つまり、効果データ840は、施策導入した場合の婚姻件数データの期待値と、施策導入しなかった場合の婚姻件数データとの各年の差分であり、施策導入したことに伴う説明変数の変化量に他ならない。
(5)変化量算出部及び予測値算出部の処理の具体例
図9は、第1の実施形態における変化量算出部及び予測値算出部の処理の具体例を示す図である。図9において、横軸は、"年"を表し、縦軸は、"人口"を表している。
また、図9において、2000年から2013年までの人口データ910は、地方自治体の時系列データ610の年=2000年〜2013年の各年に対応付けられた人口データをグラフ化したものである。
変化量算出部406は、効果算出部405において求めた各年の効果データ840を、モデル算出部403において算出された算定モデル(算定モデル640または650のいずれか一方)に入力する。これにより、変化量算出部406は、2013年〜2050年までの各年の、効果データ840に応じた人口データの変化量940を算出する。
また、変化量算出部406は、2000年から2013年までの人口データ910を回帰分析することで得た、2013年〜2050年までのBAUデータ(目的変数)930を、回帰分析結果データ700より読み出し、グラフ化する。BAUデータ(目的変数)930は、施策導入しなかった場合の人口データの予測値である。
予測値算出部407は、BAUデータ(目的変数)930に人口データの変化量940を加算することで、施策導入した場合の人口データの予測値(人口データ920)を算出する。
つまり、施策導入した場合の人口データの予測値は、施策導入しなかった場合の人口データの予測値と、人口データの変化量との各年の和算値である。
シミュレーション結果出力部408は、シミュレーション結果として、2013年から2050年までの目的変数の予測値(人口データ920)を端末110に送信する。
(6)シミュレーション結果出力部の処理の具体例
図10は、シミュレーション結果出力部によりシミュレーション結果が送信されることで、端末に表示される表示画面の一例を示す図である。
図10に示すように、表示画面1000には、シミュレーション結果を出力するための出力欄として、目的変数表示欄520、説明変数表示欄530、データ値表示欄540が含まれる。
目的変数表示欄520には、シミュレーション結果出力部408により送信された目的変数の予測値(人口データ920)がグラフ表示される。また、説明変数表示欄530には、シミュレーション要求に含めて送信した、施策導入した場合の説明変数の期待値1032がグラフ表示される。更に、データ値表示欄540には、シミュレーション要求に含めて送信した、施策導入した場合の説明変数の期待値(図10の例は、ケース1のタブ541が選択されることで、ユーザにより入力された説明変数の期待値)が表示される。
このように、端末110の表示画面1000にシミュレーション結果が表示されることで、ユーザは、施策導入の効果を定量的に把握することができる。
<施策導入効果シミュレーション処理の流れ>
次に、サーバ装置120の施策導入効果予測部121により実行される施策導入効果シミュレーション処理の流れについて説明する。図11は、施策導入効果シミュレーション処理のフローチャートである。
ステップS1101において、UI提供部401は、端末110より、シミュレーションアプリのダウンロード要求を受信したか否かを判定する。ステップS1101において、ダウンロード要求を受信していないと判定した場合には(ステップS1101においてNoの場合には)、ダウンロード要求を受信するまで待機する。
一方、ステップS1101において、ダウンロード要求を受信したと判定した場合には(ステップS1101においてYesの場合には)、ステップS1102に進む。
ステップS1102において、UI提供部401は、要求元の端末110に、シミュレーションアプリを送信する。
ステップS1103において、シミュレーション要求受付部402は、シミュレーションアプリを起動した端末110から、シミュレーション要求を受信したか否かを判定する。ステップS1103において、シミュレーション要求を受信していないと判定した場合には(ステップS1103においてNoの場合には)、シミュレーション要求を受信するまで待機する。
一方、ステップS1103において、シミュレーション要求を受信したと判定した場合には(ステップS1103においてYesの場合には)、ステップS1104に進む。
ステップS1104において、シミュレーション要求受付部402は、端末110より送信されたシミュレーション要求を受け付ける。
ステップS1105において、シミュレーション要求受付部402は、シミュレーション要求に含まれる施策内容(地方自治体名、目的変数名、説明変数名、施策導入した場合の説明変数の期待値)を取得する。
ステップS1106において、モデル算出部403は、シミュレーション要求受付部402が取得した、地方自治体名、目的変数名、説明変数名に応じた地方自治体の時系列データを、時系列データ格納装置130から取得する。また、モデル算出部403は、取得した時系列データから階差データを算出し、階差同符号データか階差異符号データかの判定を行う。
ステップS1107において、モデル算出部403は、シミュレーション要求受付部402が取得した、目的変数名、説明変数名に応じた全国の時系列データを、時系列データ格納装置130から取得し、階差データを算出する。また、モデル算出部403は、全国の時系列データから算出した階差データが、目的変数と説明変数との間に+(プラス)の相関があるのか、−(マイナス)の相関があるのかを判定する。
ステップS1108において、モデル算出部403は、算定モデルを算出する。具体的には、モデル算出部403は、ステップS1107において+(プラス)の相関があると判定した場合には、地方自治体の時系列データから算出した階差データから、階差同符号データを抽出し、算定モデルを算出する。一方、ステップS1107において−(マイナス)の相関があると判定した場合には、モデル算出部403は、地方自治体の時系列データから算出した階差データから、階差異符号データを抽出し、算定モデルを算出する。
ステップS1109において、BAU算出部404は、地方自治体の時系列データのうち、説明変数の時系列データについて、回帰分析を行い、BAUデータ(説明変数)を算出する。
ステップS1110において、効果算出部405は、シミュレーション要求に含まれる、施策導入した場合の説明変数の期待値と、ステップS1109において算出したBAUデータ(説明変数)との差分を算出することで、効果データを算出する。
ステップS1111において、BAU算出部404は、地方自治体の時系列データのうち、目的変数の時系列データについて、回帰分析を行い、BAUデータ(目的変数)を算出する。
ステップS1112において、変化量算出部406は、ステップS1110において算出した効果データを、ステップS1108において算出した算定モデルに入力することで、施策導入した場合の目的変数の変化量を算出する。
ステップS1113において、変化量算出部406は、ステップS1111において算出したBAUデータ(目的変数)に、ステップS1112において算出した目的変数の変化量を加算することで、施策導入した場合の目的変数の予測値を算出する。
ステップS1114において、シミュレーション結果出力部408は、シミュレーション結果として、目的変数の予測値を端末110に送信する。
ステップS1115において、UI提供部401は、施策導入効果シミュレーション処理を終了するか否かを判定する。例えば、端末110との通信が継続している場合には、ステップS1115において、施策導入効果シミュレーション処理を終了しないと判定し(ステップS1115においてNo)、ステップS1103に戻る。
一方、端末110との通信が切断した場合には、ステップS1115において、施策導入効果シミュレーション処理を終了すると判定し(ステップS1115においてYes)、施策導入効果シミュレーション処理を終了する。
以上の説明から明らかなように、第1の実施形態におけるサーバ装置120は、モデル算出部が、目的変数の時系列データから算出される階差データと、説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出する。
これにより、モデル算出部は、説明変数の変化量と目的変数の変化量との関係を示す算定モデルを算出することができる。
また、第1の実施形態におけるサーバ装置120は、施策導入した場合の説明変数の期待値に応じて算出された効果データを、変化量算出部が、算定モデルに入力することで目的変数の変化量を算出する。また、予測値算出部が、目的変数の変化量をBAUデータ(目的変数)に加算することで、目的変数の予測値を算出する。
これにより、サーバ装置120では、目的変数の予測値として、施策導入したことに伴う社会構造の変化(効果データ)を反映させた予測値を算出することができ、算出する目的変数の予測値が実際の値と乖離してしまうといった事態を回避することができる。また、従来のように、施策導入した場合の説明変数の期待値を回帰モデルに直接入力して目的変数の予測値を算出するわけではないため、多重共線性の影響で目的変数の予測値が安定しないといった事態を回避することができる。
この結果、第1の実施形態におけるサーバ装置によれば、施策導入の効果を予測する際の予測精度を向上させることができる。
[第2の実施形態]
上記第1の実施形態では、現在時点(2013年)までの時系列データを用いて、目的変数の予測値を算出する場合について説明した。これに対して、第2の実施形態では、現在時点(2013年)までの時系列データを用いて、目的変数の予測値の算出と、算出した目的変数の予測値の予測精度の検証とを行う場合について説明する。
具体的には、転入者数を増加させる施策(例えば、土地開発による住宅地増設)を実際に導入することで、人口が増加した自治体の時系列データを用いる。
この場合、施策を実際に導入した年(ここでは、2006年とする)を、施策導入効果シミュレーション処理の際の現在時点とする。そして、施策導入効果シミュレーション処理の際の現在時点(2006年)までの説明変数の時系列データと、施策導入効果シミュレーション処理の際の現在時点(2006年)以降の説明変数の時系列データとを用いて、目的変数の予測値を算出する。なお、施策導入効果シミュレーション処理の際の現在時点(2006年)以降の説明変数の時系列データは、施策導入した場合の説明変数の期待値となる。
また、施策導入効果シミュレーション処理の際の現在時点(2006年)から、実際の現在時点(2013年)までの目的変数の時系列データと、算出した目的変数の予測値とを対比することで、目的変数の予測値の予測精度を検証する。以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を中心に、詳細を説明する。
(1)モデル算出部の処理の具体例
図12は、第2の実施形態におけるモデル算出部の処理の具体例を示す図である。図12において、地方自治体の時系列データ1210は、シミュレーション要求に含まれる地方自治体名、目的変数名、説明変数名に応じて、モデル算出部403が、時系列データ格納装置130より取得した地方自治体の時系列データである。図12の例は、シミュレーション要求に、地方自治体名="bbb"、目的変数名="人口"、説明変数名="転入者数"が含まれていたことを示している。また、図12の例は、モデル算出部403が、地方自治体名="bbb"の人口データ及び転入者数データとして、2000年から2013年までの各年のデータのうち、2000年から2006年までの各年のデータを呼び出したことを示している。
モデル算出部403は、取得した地方自治体の時系列データ1210から、階差データ1220を算出する。図12の例は、地方自治体の時系列データ1210の2001年の人口データと2000年の人口データとの差分を算出し、算出結果("409")を年="2001−2000"に対応付けて記録したことを示している。また、図12の例は、地方自治体の時系列データ1210の2001年の転入者数データと2000年の転入者数データとの差分を算出し、算出結果("−228")を年="2001−2000"に対応付けて記録したことを示している。
地方自治体の時系列データ1210によれば、2000年から2001年にかけて、人口データは増えているため、プラスの値となっている一方で、転入者数データは減っているため、マイナスの値となっている。このため、モデル算出部403は、2000年から2001年にかけての階差データを、階差異符号データと判定する。
また、図12の例は、地方自治体の時系列データ1210の2002年の人口データと2001年の人口データとの差分を算出し、算出結果("491")を年="2002−2001"に対応付けて記録したことを示している。また、図12の例は、地方自治体の時系列データ1210の2002年の転入者数データと2001年の転入者数データとの差分を算出し、算出結果("214")を年="2002−2001"に対応付けて記録したことを示している。
地方自治体の時系列データ1210によれば、2001年から2002年にかけて、人口データ及び転入者数データは、ともに増えているため、いずれもプラスの値となっている。このため、モデル算出部403は、2001年から2002年にかけての階差データを、階差同符号データと判定する。
モデル算出部403は、年="2001−2000"〜"2006−2005"それぞれについて階差データを算出し、それぞれの階差データが階差同符号データに該当するか、階差異符号データに該当するかの判定を行う。
また、図12において、全国の時系列データ1230は、目的変数名="人口"、説明変数名="転入者数"についての全国の時系列データである。モデル算出部403は、全国の時系列データ1230についても、階差データを算出し、人口データと転入者数データとの相関を分析する。これにより、モデル算出部403は、人口データと転入者数データとの間に、+(プラス)の相関があるのか、−(マイナス)の相関があるのかを判定する。
図12の例は、モデル算出部403は、+の相関があると判定した場合を示している。このため、モデル算出部403は、階差データ1220に含まれる各階差データのうち、階差同符号データを抽出し、算定モデル1240を算出する(階差異符号データによる算定モデル1250の算出は行わない)。
(2)効果算出部の処理の具体例
図13は、第2の実施形態における効果算出部の処理の具体例を示す図である。図13において、横軸は、"年"を表し、縦軸は、"転入者数"を表している。
また、図13において、2000年から2006年までの転入者数データ1310は、地方自治体の時系列データ1210の年=2000年〜2006年の各年に対応付けられた転入者数データをグラフ化したものである。
一方、図13において、2006年以降の転入者数データ1320は、地方自治体の時系列データの2006年〜2013年の各年に対応付けられた転入者数データを、施策導入した場合の説明変数(転入者数データ)の期待値として入力しグラフ化したものである。
効果算出部405は、2000年から2006年までの転入者数データ1310を回帰分析することで得た、2006年〜2013年までのBAUデータ(説明変数)1330を、回帰分析結果データ700より読み出し、グラフ化する。BAUデータ(説明変数)1330は、施策導入しなかった場合の転入者数データの予測値である。
効果算出部405は、転入者数データ1320とBAUデータ(説明変数)1330との各年における差分を算出し、効果データ1340を求める。
(3)変化量算出部及び予測値算出部の処理の具体例
図14は、第2の実施形態における変化量算出部及び予測値算出部の処理の具体例を示す図である。図14において、横軸は、"年"を表し、縦軸は、"人口"を表している。
また、図14において、2000年から2006年までの人口データ1410は、地方自治体の時系列データ1210の年=2000年〜2006年の各年に対応付けられた人口データをグラフ化したものである。
変化量算出部406は、効果算出部405において求めた各年の効果データ1340を、モデル算出部403において算出した算定モデル(算定モデル1240)に入力する。これにより、変化量算出部406は、2006年〜2013年までの各年の、効果データ1340に応じた人口データの変化量1440を算出する。
また、変化量算出部406は、2000年から2006年までの人口データ1410を回帰分析することで得た、2006年〜2013年までのBAUデータ(目的変数)1430を、回帰分析結果データ700より読み出し、グラフ化する。BAUデータ(目的変数)1430は、施策導入しなかった場合の人口データの予測値である。
予測値算出部407は、BAUデータ(目的変数)1430に人口データの変化量1440を加算することで、施策導入した場合の人口データの予測値(人口データ1420)を算出する。
ここで、人口データ1450は、施策導入した場合の人口データの実測値であり、地方自治体の時系列データの年=2006年〜2013の各年に対応付けられた人口データをグラフ化したものである。
人口データ1420(予測値)と、人口データ1450(実測値)とを対比することで、人口データ1420(予測値)の予測精度を検証することができる。図14の例によれば、人口データ1420(予測値)が、人口データ1450(実測値)と同じような変化を示していることがわかる。したがって、サーバ装置120による施策導入効果シミュレーション処理は、施策導入の効果の予測において、概ね良好な予測精度を有しているということができる。
以上の説明から明らかなように、第2の実施形態におけるサーバ装置120は、実際に施策導入された自治体の時系列データを用いて、目的変数の予測値を算出し、目的変数の実測値と対比する。
これにより、第2の実施形態におけるサーバ装置によれば、算出した目的変数の予測値の予測精度を検証することが可能になる。
[その他の実施形態]
上記第1及び第2の実施形態では、ユーザが施策内容として地方自治体名、目的変数名、説明変数名、施策導入した場合の説明変数の期待値を入力するものとして説明したが、ユーザが入力する施策内容はこれらに限定されない。他の情報を入力してもよいし、あるいは、いずれかの施策内容(例えば、説明変数名)は、ユーザが入力するのではなく、サーバ装置120側で自動選択するようにしてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態では、施策導入効果予測システム100が1台の端末110を有するものとして説明したが、施策導入効果予測システム100が有する端末は1台に限定されず、複数の端末を有していてもよい。この場合、複数の端末は、同一の自治体に属する複数のユーザが利用してもよいし、別々の自治体に属する複数のユーザが利用してもよい。つまり、サーバ装置120は、各自治体ごとに個別に設置されて、各自治体の複数のユーザに対して施策導入効果予測サービスを提供してもよいし、クラウド上に配し、複数の自治体のそれぞれのユーザに対して施策導入効果予測サービスを提供してもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態では、時系列データ格納装置130が、地方自治体の時系列データと、全国の時系列データとを格納するものとして説明したが、これらの時系列データは、異なる装置内に格納されていてもよい。また、時系列データ格納装置130が格納する時系列データは、サーバ装置120が格納していてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態では、BAUデータ(説明変数)及びBAUデータ(目的変数)を、サーバ装置120が算出して格納するものとして説明した。しかしながら、BAUデータ(説明変数)及びBAUデータ(目的変数)は、他の装置で算出されたものをサーバ装置120が取得するようにしてもよい。
また、上記第1及び第2の実施形態では、説明変数を1つ選択する場合について説明したが、説明変数は複数選択してもよい。
なお、開示の技術では、以下に記載する付記のような形態が考えられる。
(付記1)
目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出するモデル算出部と、
施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出する変化量算出部と、
施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する予測値算出部と
を有することを特徴とする施策導入効果予測装置。
(付記2)
前記モデル算出部は、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが正の相関を有する場合の算定モデル、または、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが負の相関を有する場合の算定モデルのいずれかの算定モデルを算出することを特徴とする付記1に記載の施策導入効果予測装置。
(付記3)
前記モデル算出部は、
前記正の相関を有する場合、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと、前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが、互いに同符号となる階差データを用いて前記算定モデルを算出し、
前記負の相関を有する場合、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと、前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが、互いに異符号となる階差データを用いて前記算定モデルを算出することを特徴とする付記2に記載の施策導入効果予測装置。
(付記4)
施策導入する場合の前記説明変数の変化量は、
前記説明変数の時系列データを回帰分析することで得られる、施策導入しない場合の前記説明変数の予測値と、施策導入する場合の前記説明変数の期待値との差分に基づいて算出されることを特徴とする付記1乃至付記3のいずれかの付記に記載の施策導入効果予測装置。
(付記5)
施策導入しない場合の前記目的変数の予測値は、
前記目的変数の時系列データを回帰分析することで得られることを特徴とする付記1乃至付記4のいずれかの付記に記載の施策導入効果予測装置。
(付記6)
目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出し、
施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出し、
施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する、
処理をコンピュータに実行させるための施策導入効果予測プログラム。
(付記7)
目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出し、
施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出し、
施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する、
処理をコンピュータが実行することを特徴とする施策導入効果予測方法。
(付記8)
施策導入効果予測装置と、該施策導入効果予測装置と通信する端末と、時系列データを格納する格納装置とを有する施策導入効果予測システムであって、
前記施策導入効果予測装置は、
目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出するモデル算出部と、
施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出する変化量算出部と、
施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する予測値算出部と
を有することを特徴とする施策導入効果予測システム。
(付記9)
前記端末は、
目的変数名と、前記施策導入する場合の説明変数の期待値とを前記施策導入効果予測装置に送信し、
前記施策導入効果予測装置より、前記施策導入する場合の目的変数の予測値を受信して表示することを特徴とする付記8に記載の施策導入効果予測システム。
(付記10)
前記施策導入効果予測装置は、
前記端末より送信された、前記目的変数名に応じた時系列データを、前記格納装置より取得することを特徴とする付記9に記載の施策導入効果予測システム。
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
100 :施策導入効果予測システム
110 :端末
120 :サーバ装置
121 :施策導入効果予測部
122 :BAUデータ格納部
130 :時系列データ格納装置
210 :地方自治体の時系列データ
220 :全国の時系列データ
401 :UI提供部
402 :シミュレーション要求受付部
403 :モデル算出部
404 :BAU算出部
405 :効果算出部
406 :変化量算出部
407 :予測値算出部
408 :シミュレーション結果出力部
610 :地方自治体の時系列データ
620 :階差データ
630 :全国の時系列データ
640 :算定モデル
650 :算定モデル
700 :回帰分析結果データ
1210 :地方自治体の時系列データ
1220 :階差データ
1230 :全国の時系列データ
1240 :算定モデル

Claims (7)

  1. 目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出するモデル算出部と、
    施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出する変化量算出部と、
    施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する予測値算出部と
    を有することを特徴とする施策導入効果予測装置。
  2. 前記モデル算出部は、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが正の相関を有する場合の算定モデル、または、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが負の相関を有する場合の算定モデルのいずれかの算定モデルを算出することを特徴とする請求項1に記載の施策導入効果予測装置。
  3. 前記モデル算出部は、
    前記正の相関を有する場合、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと、前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが、互いに同符号となる階差データを用いて前記算定モデルを算出し、
    前記負の相関を有する場合、前記目的変数の時系列データから算出される階差データと、前記説明変数の時系列データから算出される階差データとが、互いに異符号となる階差データを用いて前記算定モデルを算出することを特徴とする請求項2に記載の施策導入効果予測装置。
  4. 施策導入する場合の前記説明変数の変化量は、
    前記説明変数の時系列データを回帰分析することで得られる、施策導入しない場合の前記説明変数の予測値と、施策導入する場合の前記説明変数の期待値との差分に基づいて算出されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の施策導入効果予測装置。
  5. 施策導入しない場合の前記目的変数の予測値は、
    前記目的変数の時系列データを回帰分析することで得られることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の施策導入効果予測装置。
  6. 目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出し、
    施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出し、
    施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する、
    処理をコンピュータに実行させるための施策導入効果予測プログラム。
  7. 目的変数の時系列データから算出される階差データと説明変数の時系列データから算出される階差データとに基づいて算定モデルを算出し、
    施策導入する場合の前記説明変数の変化量を、前記算定モデルに入力することで、前記目的変数の変化量を算出し、
    施策導入しない場合の前記目的変数の予測値に、前記目的変数の変化量を加算することで、施策導入する場合の前記目的変数の予測値を算出する、
    処理をコンピュータが実行することを特徴とする施策導入効果予測方法。
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